Графен улучшил схемы в гибкой и носимой электронике

Графен в 200 раз прочнее стали, и с момента открытия в 2004 году его называют суперматериалом будущего. Ультратонкий углеродный материал является невероятно сильным электрическим и тепловым проводником, что делает его идеальным ингредиентом для улучшения полупроводниковых чипов, используемых во многих электрических устройствах.

Но несмотря на то, что исследования на основе графена развиваются быстрыми темпами, наноматериал сталкивается с препятствиями: в частности, производители не могут создать большое, промышленно значимое количество материала. Новое исследование, проведенное в лаборатории Най-Чанг Йе, профессора физики Томаса В. Хогана, активизирует увлечение графеном.

В двух новых исследованиях ученые демонстрируют, что графен может значительно улучшить электрические цепи, необходимые для носимой и гибкой электроники, такой как умные медицинские пластыри, гибкие смартфоны, шлемы, большие складные дисплеи и многое другое.

В одном из исследований, опубликованном в журнале ACS Applied Materials & Interfaces, ученые выращивали графен непосредственно на тонких двумерных медных линиях, обычно используемых в электронике. Результаты показали, что графен не только улучшил проводящие свойства линий, но и защитил структуры на основе меди от обычного износа. Например, они показали, что медные структуры с графеновым покрытием можно складывать 200 000 раз без повреждений по сравнению с исходными медными структурами, которые начинали трескаться после 20 000 складываний. Результаты показывают, что графен может помочь в создании гибкой электроники с более длительным сроком службы.

Второе исследование, опубликованное в журнале ACS Applied Nano Materials, показало, что золото, покрытое графеном, может лучше противостоять поту человеческого тела и, следовательно, создавать лучшие имплантируемые биосенсоры. Золото является распространенным ингредиентом, используемым при разработке имплантируемых биосенсоров или «умных пластырей» — наноразмерных устройств для мониторинга различных состояний здоровья. Графен замедляет скорость коррозии золота.

В двух исследованиях, а также в третьем, опубликованном в журнале ACS Applied Materials & Interfaces, где показано, что графен может защитить электрические цепи, созданные с помощью струйных принтеров, использовался уникальный метод выращивания графена, разработанный группой Йе.

В 2015 году Йе и ее коллеги, включая старшего научного сотрудника Дэвида Бойда, объявили, что нашли лучший, более экономичный и экологически чистый способ выращивания графена на материалах. Метод, называемый плазмохимическим осаждением из паровой фазы, позволяет выращивать высококачественные графеновые листы толщиной всего в один атом при комнатной температуре примерно за 15 минут. Это отличается от других методов, которые требуют гораздо более высоких температур, агрессивных химикатов и занимают несколько часов.

«Гибкая и носимая электроника может быть изготовлена из мягких материалов, таких как полимеры, которые не выдерживают высоких температур, — рассказывает Чен-Суан (Стив) Лу, аспирант Калифорнийского технологического института и ведущий автор трех исследований. — Наш метод позволяет выращивать графен непосредственно на подложках при низких температурах, предотвращая повреждение чувствительных материалов».

Эксклюзивный перевод*

Фото: Caltech

Поделиться:

Подписывайтесь на краткие, но содержательные новости со всего мира
глазами молодого поколения в Телеграм и ВКонтакте.

Почитайте также

Ученые определили диету, замедляющую старение мозга

263 Эксперимент позволил определить, какие питательные вещества замедляют снижение когнитивных способностей, и оказалось, что этот …