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Pantalla táctil flexible hecha con grafeno impreso
El grafeno, una hoja de carbono de solo un átomo de espesor, tiene una fuerza, flexibilidad, transparencia y conductividad eléctrica espectaculares. Estimulados por su potencial de aplicación en nuevos dispositivos como pantallas táctiles y células solares, los investigadores han estado jugando con formas de hacer grandes láminas de grafeno puro, por ejemplo, quitando escamas delgadas como átomos y disolviendo químicamente trozos de óxido de grafito. Sin embargo, en los treinta y tantos años transcurridos desde el descubrimiento del grafeno, los experimentos de laboratorio han producido principalmente meras motas del material, y la fabricación en masa parece estar muy lejos.
Ver a través de: Los investigadores han creado una hoja de grafeno flexible con electrodos plateados impresos en ella (abajo) que se puede usar como pantalla táctil cuando se conecta al software de control en una computadora (arriba).
El futuro del campo ciertamente no es desprenderse de las virutas de lápiz, dice Michael extraño , profesor de ingeniería química en el MIT. La producción de gran superficie de grafeno monocapa fue un serio obstáculo tecnológico para el avance de la tecnología del grafeno.
Ahora, superando todos los récords anteriores de síntesis de grafeno en el laboratorio, los investigadores de Samsung y Universidad de Sungkyunkwan , en Corea, han producido una capa continua de grafeno puro del tamaño de un televisor grande, y lo enrollan a través de rodillos en la parte superior de una lámina de poliéster transparente y flexible de 63 centímetros de ancho.
Es ingeniería en su máxima expresión, dice Gira de James , profesor de química en la Universidad de Rice que ha estado trabajando en formas de hacer grafeno disolviendo trozos de grafito. [La gente lo ha hecho] en un laboratorio en pequeñas láminas, pero nunca en una máquina como esta.
El equipo ya ha creado una pantalla táctil flexible utilizando grafeno con soporte de polímero para hacer los electrodos transparentes de la pantalla. El material que se utiliza actualmente para fabricar componentes electrónicos transparentes, el óxido de indio y estaño, es caro y frágil. Producir grafeno en láminas de poliéster que se doblan es el primer paso para hacer componentes electrónicos transparentes que sean más fuertes, más baratos y más flexibles. En teoría, podría enrollar su iPhone y pegarlo detrás de la oreja como un lápiz, dice Tour.
El equipo coreano se basó en los rápidos avances de los últimos meses. El campo realmente ha avanzado en los últimos 18 meses, dice Strano. Lo que muestran aquí es esencialmente una monocapa sobre áreas enormes, mucho más grandes de lo que hemos visto en el pasado.
Rollo y carrete: Una hoja de grafeno recién hecha se transfiere a una hoja de poliéster a medida que pasa entre los rodillos calientes.
El año pasado, Rodney Ruoff y su equipo de la Universidad de Texas en Austin demostró que el grafeno se puede cultivar en láminas de cobre. El carbono vaporizado a 1000 grados se asentaría átomo por átomo en la lámina, que tenía unos pocos centímetros de ancho. Byung Hee Hong , profesor de la Universidad de Sungkyunkwan y autor correspondiente del artículo, dice que el uso de una base flexible presentó una solución al dilema de fabricación masiva de grafeno.
[Esto] abrió una nueva ruta para la producción a gran escala de películas de grafeno de alta calidad para aplicaciones prácticas, dice Hong. [Nuestra] espectacular ampliación fue posible gracias al uso de láminas de cobre grandes y flexibles que se ajustan a la forma tubular del horno. Y las láminas de grafeno podrían agrandarse aún más. Un proceso de rollo a rollo generalmente permite la producción de películas continuas, dice Hong.
En el método de Hong, se envuelve una hoja de papel de cobre alrededor de un cilindro y se coloca en un horno especialmente diseñado. Los átomos de carbono transportados por una corriente caliente de hidrógeno y metano se encuentran con la lámina de cobre y se depositan sobre ella en una sola capa uniforme. La lámina de cobre sale del horno presionada entre rodillos calientes y el grafeno se transfiere a una base de poliéster. Luego se imprimen electrodos de plata en la hoja.
La técnica muestra cierto potencial para ampliarse a la producción en masa. En particular, muestran que pueden hacer crecer el grafeno [de una manera] que sea compatible con la fabricación, dice Strano. Es una forma muy económica de fabricar materiales.
Hong ve la aplicación del método en la producción de células solares basadas en grafeno, sensores táctiles y pantallas planas. Pero dice que los productos tardarán en llegar. Es demasiado pronto para decir algo sobre la producción y comercialización en masa, dice. Los procesos de fabricación actuales de óxido de indio y estaño utilizan una tecnología de esparcimiento que es diferente de la impresión de rollo a rollo. Sin embargo, la situación cambiará cuando se formen mercados de electrónica flexible más grandes en un futuro próximo, dice Hong.