科學(xué)家們已經(jīng)移動了石墨烯 - 這種極其堅固且導(dǎo)電的單原子厚碳片 - 是從實(shí)驗(yàn)室工作室新奇到商業(yè)上可行的新電子應(yīng)用材料的重要一步。

曼徹斯特大學(xué)的研究人員與英國石墨烯制造商BGT Materials Limited一起使用壓縮石墨烯油墨印刷了射頻天線。研究人員表示，天線的性能足以使其適用于射頻識別(RFID)標(biāo)簽和無線傳感器。更好的是，天線是靈活的，環(huán)保的并且可以廉價地批量生產(chǎn)。研究人員在AIP出版社的應(yīng)用物理快報雜志上發(fā)表了他們的研究結(jié)果。

曼徹斯特大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院的研究人員Zhirun Hu表示，該研究表明可印刷石墨烯現(xiàn)已可用于低成本射頻應(yīng)用的商業(yè)用途。

“重點(diǎn)是石墨烯不再僅僅是一個科學(xué)奇跡。它將很快為我們的日常生活帶來許多新的應(yīng)用，”曼徹斯特大學(xué)物理與天文學(xué)院的Kostya S. Novoselov補(bǔ)充說。項(xiàng)目。

石墨烯得到了墨水

自2004年石墨烯首次被分離和測試以來，研究人員一直在努力實(shí)際使用其驚人的電氣和機(jī)械性能。由石墨烯制造的第一批商業(yè)產(chǎn)品之一是導(dǎo)電油墨，其可用于印刷電路和其他電子元件。

石墨烯油墨通常具有低成本和機(jī)械柔韌性，優(yōu)于其他類型的導(dǎo)電油墨，例如由金屬納米顆粒制成的溶液。

為了制造墨水，將石墨烯薄片與溶劑混合，有時加入粘合劑如乙基纖維素以幫助墨水粘附。具有粘合劑的石墨烯油墨通常比不含粘合劑的油墨更好地導(dǎo)電，但是僅在作為絕緣體的粘合劑材料在稱為退火的高熱過程中被破壞之后。然而，退火限制了可以印刷石墨烯油墨的表面，因?yàn)楦邷仄茐牧思埢蛩芰现惖牟牧稀?/p>

曼徹斯特大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)與BGT材料有限公司一起，找到了一種方法來提高石墨烯油墨的導(dǎo)電性，而無需使用粘合劑。他們通過首先印刷和干燥油墨，然后用滾筒壓縮它來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，類似于用壓路機(jī)壓縮新路面的方式。

壓縮油墨使其導(dǎo)電率增加了50倍以上，并且所得的“石墨烯層壓板”也比用粘合劑制成的先前石墨烯油墨的導(dǎo)電性幾乎高兩倍。

胡說，壓縮油墨的高導(dǎo)電性能夠?qū)崿F(xiàn)有效的射頻輻射，是實(shí)驗(yàn)中最令人興奮的方面之一。

為天線，無線傳感器等鋪平道路

研究人員通過在一張紙上印刷石墨烯天線來測試他們的壓縮石墨烯層壓板。天津黃先生是該論文的第一作者，也是電氣與電子工程學(xué)院微波與通信組的博士候選人。該天線的測量長度約為14厘米，橫跨3.5毫米，并有效地輻射射頻功率。

將電子產(chǎn)品印刷到廉價，靈活的材料(如紙張和塑料)上，可能意味著無線技術(shù)，如目前傳輸識別信息的RFID標(biāo)簽，從牛到汽車零件，都可能變得更加普遍。

Huang說，大多數(shù)商業(yè)RFID標(biāo)簽都是用鋁和銅等金屬制成的，昂貴的材料制造工藝復(fù)雜，增加了成本。

“基于石墨烯的RFID標(biāo)簽可以通過更簡單的工藝和更低的材料成本顯著降低成本，”Huang說。曼徹斯特大學(xué)和BGT材料有限公司團(tuán)隊(duì)計劃進(jìn)一步開發(fā)支持石墨烯的RFID標(biāo)簽，以及傳感器和可穿戴電子產(chǎn)品。