دانشمندان دانشگاه فناوری گراتس، دانشگاه فلورانس، موسسه ایتالیایی فناوری و مدرسه عالی سانت‌آنا فرآیند نوآورانه‌ای را معارفه کرده‌اند که می‌تواند برخی از رنگ‌های معمولی حاضر در ماژیک‌ها را به گرافن القاشده با لیزر (LIG) تبدیل کند.

به گزارش ادونس آنلاین لایبرری، این پروژه بر روی «اوزین Y» متمرکز می بود، یک رنگ زانتن پرکاربرد که ویژگی‌های پایداری و ساختاری عالی برای کار با لیزر را نشان می‌داد. در حالی که تشکیل گرافن القاشده با لیزر طبق معمولً به پیش‌ماده‌های پلیمری همانند پلی‌آمید وابسته است، این تحقیق مشخص می کند که مواد غیر پلیمری همانند رنگ‌ها و جوهر‌ها نیز می‌توانند به گفتن پیش‌ماده‌های مؤثر عمل کنند.

عوامل کلیدی که این تحول را ممکن می‌سازد، ساختار حلقه آروماتیک رنگ و توانایی آن در نگه داری حداقل ۲۰٪ از وزن خود در دمای ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد است که از تجزیه کامل پیش از کربن‌سازی جلوگیری می‌کند.

محققان با ترکیب اوزین Y با چسب آکریلیک، جوهری چندمنظوره تشکیل کردند که می‌توان آن را روی سطوح گوناگون اعمال کرد. بعد از اعمال لیزر، گرافن تشکیل شده از LIG دارای رسانایی ۳۴ ± ۲۰ S cm-۱ می بود که شبیه گرافن القاشده با پلی‌آمید می بود. این روش که محققان آن را «Paint & Scribe» می‌نامند، اجازه می‌دهد الگو‌های رسانا مستقیم بر روی مواد گوناگون تشکیل شوند و این پتانسیل را برای ادغام الکترونیک‌ها در مواد غیر متعارف گسترش می‌دهد.

برای بهینه‌سازی فرآیند تبدیل، دانشمندان تنظیمات گوناگون قوت لیزر و فاصله‌های فوکوس مختلفی را آزمایش کردند. آنها دریافتند که تنظیم دقیق این پارامتر‌ها برای اعتدال بین کربن‌سازی و از دست دادن مواد الزامی است. وقتی که جوهر به‌گفتن یک لایه نازک اعمال شد، لایه گرافن تشکیل شده تنها چند میکرومتر ضخامت داشت که جهت محدودیت در رسانایی آن شد. با این حال، پخش کردن رنگ در چسب آکریلیک به طور قابل توجهی فرآیند را بهبود بخشید و لایه‌های گرافن ضخیم‌تر با خواص الکتریکی بهتری به دست آمد.

برای نشان دادن پتانسیل این روش، محققان از فرمولاسیون جوهر برای پوشش‌دهی یک فنجان سرامیکی منفعت گیری کردند. سپس با منفعت گیری از لیزر، قسمت‌هایی از رنگ را به گرافن رسانا تبدیل کردند و یک حسگر دما مقاومتی را مستقیم روی سطح فنجان تشکیل کردند. وقتی که مایعات داغ داخل فنجان ریخته شد، مقاومت الکتریکی حسگر تحول کرد که نشان‌دهنده توانایی آن در کارکرد به گفتن یک شاخص دمایی ساده می بود.

محققان این چنین روشی برای تشکیل ساختار‌های گرافنی آزاد ابداع کردند. با حل کردن چسب آکریلیک در استون و شناور کردن گرافن روی آب، آنها توانستند ماده رسانا را به دیگر سطوح منتقل کنند. این روش به‌اختصاصی برای ادغام گرافن در پلیمر‌های انعطاف‌پذیر که امکان پذیر پردازش لیزری مستقیم را تحمل نکنند، سودمند است.

انتهای مطلب/