Écran tactile flexible fabriqué avec du graphène imprimé

Le graphène, une feuille de carbone d'un seul atome d'épaisseur, possède une résistance, une flexibilité, une transparence et une conductivité électrique spectaculaires. Stimulés par son potentiel d'application dans de nouveaux appareils tels que les écrans tactiles et les cellules solaires, les chercheurs ont cherché des moyens de fabriquer de grandes feuilles de graphène pur, par exemple en éliminant des flocons très fins et en dissolvant chimiquement des morceaux d'oxyde de graphite. Pourtant, au cours des trente années qui se sont écoulées depuis la découverte du graphène, les expériences de laboratoire ont principalement donné de simples taches de la substance, et la fabrication en série a semblé très éloignée.

Voir à travers: Les chercheurs ont créé une feuille de graphène flexible avec des électrodes d'argent imprimées dessus (en bas) qui peut être utilisée comme écran tactile lorsqu'elle est connectée à un logiciel de contrôle sur un ordinateur (en haut).

L'avenir du domaine n'est certainement pas de se détacher des copeaux de crayon, dit Michael étrange , professeur de génie chimique au MIT. La production de grande surface de graphène monocouche était un obstacle technologique sérieux à l'avancement de la technologie du graphène.

Maintenant, battant tous les records précédents de synthèse de graphène en laboratoire, les chercheurs de Samsung et Université Sungkyunkwan , en Corée, ont produit une couche continue de graphène pur de la taille d'un grand téléviseur, en l'enroulant à travers des rouleaux sur une feuille de polyester souple et transparente de 63 centimètres de large.

C'est l'ingénierie à son meilleur, dit James Tour , professeur de chimie à l'Université Rice qui a travaillé sur des moyens de fabriquer du graphène en dissolvant des morceaux de graphite. [Les gens l'ont fait] dans un laboratoire en petites feuilles minuscules, mais jamais sur une machine comme celle-ci.

L'équipe a déjà créé un écran tactile flexible en utilisant le graphène supporté par un polymère pour fabriquer les électrodes transparentes de l'écran. Le matériau actuellement utilisé pour fabriquer des composants électroniques transparents, l'oxyde d'indium et d'étain, est coûteux et cassant. La production de graphène sur des feuilles de polyester qui se plient est la première étape pour fabriquer des composants électroniques transparents plus solides, moins chers et plus flexibles. Vous pourriez théoriquement enrouler votre iPhone et le coller derrière votre oreille comme un crayon, explique Tour.

L'équipe coréenne s'est appuyée sur des avancées rapides ces derniers mois. Le domaine a vraiment progressé au cours des 18 derniers mois, dit Strano. Ce qu'ils montrent ici est essentiellement une monocouche sur d'énormes zones - beaucoup plus grande que ce que nous avons vu dans le passé.

Rouleau et bobine : Une feuille de graphène fraîchement préparée est transférée sur une feuille de polyester lors de son passage entre les rouleaux chauds.

L'année dernière, Rodney Ruoff et son équipe de l'Université du Texas à Austin ont montré que le graphène pouvait être cultivé sur une feuille de cuivre. Le carbone vaporisé à 1 000 degrés se déposerait atome par atome sur la feuille, qui mesurait quelques centimètres de diamètre. Byung Hee Hong , professeur à l'Université Sungkyunkwan et auteur correspondant de l'article, affirme que l'utilisation d'une base flexible a présenté une solution au dilemme de la fabrication de masse de graphène.

[Cela] a ouvert une nouvelle voie à la production à grande échelle de films de graphène de haute qualité pour des applications pratiques, a déclaré Hong. [Notre] mise à l'échelle spectaculaire a été rendue possible par l'utilisation de grandes feuilles de cuivre flexibles s'adaptant à la forme tubulaire du four. Et les feuilles de graphène pourraient devenir encore plus grandes. Un processus roll-to-roll permet généralement la production de films continus, explique Hong.

Dans la méthode de Hong, une feuille de cuivre est enroulée autour d'un cylindre et placée dans un four spécialement conçu. Les atomes de carbone transportés par un flux chauffé d'hydrogène et de méthane rencontrent la feuille de cuivre et s'y déposent en une seule couche uniforme. La feuille de cuivre sort du four pressée entre des rouleaux chauds et le graphène est transféré sur une base en polyester. Des électrodes d'argent sont ensuite imprimées sur la feuille.

La technique montre un certain potentiel d'extension pour la production de masse. Ils montrent notamment qu'ils sont capables de faire croître le graphène [d'une manière] compatible avec la fabrication, explique Strano. C'est un moyen très économique de fabriquer des matériaux.

Hong voit une application pour la méthode dans la production de cellules solaires à base de graphène, de capteurs tactiles et d'écrans plats. Mais il dit que les produits seront à venir. Il est trop tôt pour dire quelque chose sur la production de masse et la commercialisation, dit-il. Les procédés de fabrication actuels de l'oxyde d'indium et d'étain utilisent une technologie d'étalement différente de l'impression rouleau à rouleau. Cependant, la situation changera lorsque de plus grands marchés de l'électronique flexible se formeront dans un proche avenir, a déclaré Hong.

cacher