a) Ilustração esquemática da abordagem livre de polímero em uma etapa para fabricar grafeno padronizado em um substrato flexível. Uma máscara de estêncil é projetada por um software de design auxiliado por computador e fabricada por um cortador a laser. A máscara fabricada é alinhada no grafeno CVD conforme crescido em uma folha de Cu, e a região exposta do grafeno é removida pelo plasma de oxigênio. O grafeno padronizado é laminado em um substrato flexível, seguido por gravação da folha de cobre. b) Imagens de microscópio óptico e fotografias de várias máscaras de estêncil com recursos de micro-escala sofisticados (linha superior) e padrões de matriz de grafeno correspondentes transferidos para substrato de SiO2 e filme Kapton flexível (linha inferior). Todas as barras de escala:300 μm. Crédito:Universidade de Illinois
Pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign desenvolveram uma etapa, método fácil de padronizar o grafeno usando máscara de estêncil e gravação de íons reativos com plasma de oxigênio, e subsequente transferência direta livre de polímero para substratos flexíveis.
Grafeno, um alótropo de carbono bidimensional, tem recebido imenso interesse científico e tecnológico. Combinando propriedades mecânicas excepcionais, mobilidade superior da operadora, alta condutividade térmica, hidrofobicidade, e custo de fabricação potencialmente baixo, o grafeno fornece um material de base superior para bioelétrica de próxima geração, eletromecânico, optoeletrônico, e aplicações de gerenciamento térmico.
"Um progresso significativo foi feito na síntese direta de grandes áreas, uniforme, filmes de grafeno de alta qualidade usando deposição química de vapor (CVD) com vários precursores e substratos de catalisador, "explicou SungWoo Nam, professor assistente de ciência mecânica e engenharia em Illinois. "Contudo, Até a presente data, os requisitos de infraestrutura no processamento pós-síntese - padronização e transferência - para a criação de interconexões, canais de transistores, ou terminais de dispositivos retardaram a implementação do grafeno em uma ampla gama de aplicações. "
"Em conjunto com a evolução recente das técnicas de manufatura aditiva e subtrativa, como impressão 3D e fresamento de controle numérico por computador, desenvolvemos uma técnica de padronização de grafeno simples e escalonável usando uma máscara de estêncil fabricada por meio de um cortador a laser, "afirmou Keong Yong, um estudante de pós-graduação e primeiro autor do artigo, "Fabricação rápida de máscara de estêncil habilitada para modelagem e transferência direta de grafeno sem polímero em uma etapa para dispositivos de grafeno flexíveis que aparecem em Relatórios Científicos .
"Nossa abordagem para padronizar o grafeno é baseada em uma técnica de máscara de sombra que tem sido empregada para deposição de metal de contato, "Yong acrescentou." Essas máscaras de estêncil não são apenas fácil e rapidamente fabricadas para prototipagem rápida iterativa, eles também são reutilizáveis, permitindo a replicação de padrões econômica. E uma vez que nossa abordagem não envolve uma camada de transferência polimérica nem solventes orgânicos, somos capazes de obter padrões de grafeno livres de contaminação diretamente em vários substratos flexíveis. "
Nam afirmou que esta abordagem demonstra uma nova possibilidade de superar as limitações impostas pelos processos de pós-síntese existentes para alcançar a micro-padronização do grafeno. Yong prevê que esta abordagem fácil para a padronização de grafeno apresenta mudanças transformadoras no desenvolvimento de dispositivos baseados em grafeno "faça você mesmo" (DIY) para amplas aplicações, incluindo circuitos / dispositivos flexíveis e eletrônicos vestíveis.
"Este método permite iterações rápidas de design e replicações de padrões, e a técnica de padronização sem polímero promove grafeno de qualidade mais limpa do que outras técnicas de fabricação, "Nam disse." Nós mostramos que o grafeno pode ser padronizado em formas e tamanhos geométricos variados, e exploramos vários substratos para a transferência direta do grafeno padronizado. "
