جوهر گرافنی ارزان قیمت و زیست‌سازگار آمد

با استفاده از یک حلال سلولزی، محققان روشی برای تولید صنعتی جوهر گرافنی ارائه کردند و از آن برای ساخت برچسب‌های RFID استفاده کردند.

با پیشرفت فناوری، کاربرد دستگاه‌های الکترونیکی چاپی انعطاف‌پذیر به تدریج در زمینه‌های مختلف گسترش می‌یابد. محققان، به توسعه فرآیندهای تولیدی کارآمدتر و مقرون به صرفه‌تر برای پاسخگویی به خواسته‌های تولید در مقیاس بزرگ و با بازده متعهد هستند. جوهرهای قابل چاپ مبتنی بر گرافن به عنوان یک ماده پیشرفته در این زمینه مورد توجه گسترده قرار گرفته‌اند.

از گرافن، می‌توان در ساخت دستگاه‌های الکترونیکی چاپی انعطاف‌پذیر استفاده کرد. با این حال، دستیابی به تولید صنعتی در مقیاس بزرگ چالش‌هایی را ایجاد می‌کند. در مرحله اول، حلال مورد استفاده برای تهیه جوهر گرافن باید پایدار و مقرون به صرفه باشد. حلال‌های سنتی مانند N-methyl-۲-pyrrolidone (NMP) و دی متیل فرمامید (DMF)، اگرچه برای تهیه جوهر گرافن مناسب هستند، اما مواردی از قبیل نقطه جوش بالا و سمیت، کاربرد آن‌ها در تولید در مقیاس صنعتی را محدود می‌کند. محققان به طور جدی به دنبال گزینه‌های سازگار با محیط زیست و اقتصادی هستند.

اخیراً، یک روش پایدار برای تهیه جوهر گرافن بسیار رسانا قابل چاپ گزارش شده است. این روش از حلال‌های سلولزی استفاده می‌کند، هزینه‌های تولید را کاهش می‌دهد و امکان بازیافت حلال را فراهم می‌کند و تولید در مقیاس صنعتی را امکان پذیر می‌نماید.

برای تقویت عملکرد الکتریکی جوهر گرافن، بهینه‌سازی رسانایی آن ضروری است. در این مطالعه، محققان با بهینه‌سازی فرمولاسیون، هدایت جوهر گرافن را بهبود بخشیده‌اند. علاوه بر این، آن‌ها دریافتند که بهینه‌سازی بیشتر رسانایی جوهر با کنترل عواملی مانند زمان و دمای فرآیند لایه‌برداری برشی می‌تواند حاصل شود.

علاوه بر این، یک چالش مهم در استفاده از جوهر گرافن در ساخت دستگاه‌های الکترونیکی چاپی انعطاف‌پذیر با مواد مختلف، بستر سازگار است. در این تحقیق، محققان سعی کردند جوهر گرافن را بر روی انواع مختلف بسترها از جمله پلاستیک، کاغذ و فلز چاپ کنند. آن‌ها با تنظیم پارامترهای چاپ، فیلم‌های گرافنی یکنواخت به دست آوردند و به چاپ کارآمد در بسترهای مختلف دست یابند.

حلال سلولز مورد استفاده در این جوهر گرافن بر محدودیت هزینه‌های بالای تولید مرتبط با حلال‌های سنتی، مانند بازیافت زایلن‌ها غلبه می‌کند. بنابراین، این جوهر گرافنی با حلال سلولز بر محدودیت‌های تولید صنعتی در مقیاس بزرگ غلبه می‌کند و تولید کم‌هزینه، سازگار با محیط زیست و پایدار را تحقق می‌بخشد.

این گروه با استفاده از این جوهر، حسگرهای RFID تولید کرده و با موفقیت آن‌ها را مورد آزمایش قرار دادند.