Графен использовали в качестве сырья для трехмерной печати

Графен привлекает массу внимания благодаря многообещающему потенциальному применению в электронике, биомедицине, устройствах хранения энергии, датчиках и других ультрасовременных технологических областях.

Популярностью графен обязан своим удивительным свойствам, таким как чрезвычайно высокая мобильность электронов, хорошая теплопроводность и высокая эластичность.

Успешная реализация устройств на основе графена требует точного копирования листов графена в микрометровом и нанометровом масштабе. Открытие идеальной технологии для достижения желаемого копирования графена пока составляет проблему.

Трехмерная печать, также известная как аддитивное производство, становится жизнеспособной альтернативой обычным производственным процессам в разных отраслях, от детских игрушек до автомобилей, моды, архитектуры, армии, биомедицины и аэрокосмических технологий.

Впервые ученые продемонстрировали наноструктуры, напечатанные методом трехмерной печати и состоящие целиком из графена. Исследователи во главе с профессором Сун Квон Сол из Корейского института исследования электрических технологий опубликовали открытие в издании Advanced Materials.

«Мы разработали подход трехмерной нанопечати, который использует мениск жидкости с контролируемым размером для изготовления нанопроводов из трехмерного восстановленного оксида графена», пояснил Сол. „Наш метод, отличный от обычных подходов трехмерной печати, которые используют нити или порошки в качестве печатного сырья, задействует растягиваемый мениск жидкости чернил. Это позволяет нам реализовать впечатляющие напечатанные структуры, чем позволило бы отверстие форсунки“.

Исследователи отметили, что их новый подход эффективен как в трехмерной печати графеновых наноструктур, так и трехмерной нанопечати из множества материалов.

«Мы убеждены, что этот подход представит новую парадигму в создании трехмерных копий в печатной электронике», сообщил Сол.

Для технологии ученые вырастили провода оксида графена при комнатной температуре с помощью мениска, сформированного в наконечнике микропипетки, наполненном коллоидной дисперсией листов оксида графена, а затем восстановили их с помощью термической или химической обработки гидразином.

Осаждение оксида графена было достигнуто натяжением микропипетки так, что растворитель быстро испарялся, способствуя росту проводов оксида графена. Исследователи смогли точно контролировать радиус проводов восстановленного оксида графена, настроив степень натяжения пипетки; им удалось достичь минимального значения — 150 нанометров.

С помощью этой техники ученые сумели создать множество разной автономной архитектуры восстановленного оксида графена, выращенной непосредственно на выбранных участках и в разных направлениях: прямые провода, мосты, суспендированные соединения и тканые структуры.

«До сих пор никто не сообщал о трехмерных наноструктурах, состоящих полностью из графена», сказал Сол. „В ряде случаев появлялись сообщения о трехмерной печати графена или углеродных нанотрубок либо пластиковых композитных материалов с помощью обычного трехмерного принтера. В подобных композитных системах графен или углеродные нанотрубки выполняют важную функцию улучшения свойств пластиковых материалов, используемых сегодня в трехмерных принтерах. Однако пластиковые материалы, используемые в производстве композитных структур, ухудшают свойства графена или углеродных нанотрубок“.

Сол добавил, что новый подход трехмерной нанопечати может использоваться для производства двумерных копий и трехмерной архитектуры в различных устройствах, таких как печатные микросхемы, транзисторы, светодиоды, солнечные батареи, датчики и т.д. Сокращение размера деталей, полученных методом трехмерной печати, до менее чем 10 нанометров, и увеличение объема продукции до сих пор остаются проблемой.

29.11.2014