p Os pesquisadores do laboratório de Jonathan Claussen na Iowa State University (que gostam de se autodenominar nanoengenheiros) têm procurado maneiras de usar o grafeno e suas incríveis propriedades em seus sensores e outras tecnologias. p O grafeno é um material maravilhoso:o favo de mel de carbono tem apenas a espessura de um átomo. É ótimo para conduzir eletricidade e calor; é forte e estável. Mas os pesquisadores têm lutado para ir além de pequenas amostras de laboratório para estudar suas propriedades materiais para peças maiores para aplicações no mundo real.

p Projetos recentes que usaram impressoras a jato de tinta para imprimir circuitos e eletrodos de grafeno multicamadas fizeram os engenheiros pensarem em usá-lo para fins flexíveis, eletrônicos vestíveis e de baixo custo. Por exemplo, "Podemos fazer grafeno em escalas grandes o suficiente para sensores de glicose?" perguntou Suprem Das, um associado de pesquisa de pós-doutorado do estado de Iowa em engenharia mecânica e um associado do Laboratório Ames do Departamento de Energia dos EUA.

p Mas houve problemas com a tecnologia existente. Uma vez impresso, o grafeno teve que ser tratado para melhorar a condutividade elétrica e o desempenho do dispositivo. Isso geralmente significa altas temperaturas ou produtos químicos - ambos podem degradar superfícies de impressão flexíveis ou descartáveis, como filmes plásticos ou até mesmo papel.

p Das e Claussen tiveram a ideia de usar lasers para tratar o grafeno. Claussen, professor assistente de engenharia mecânica do estado de Iowa e associado do Ames Laboratory, trabalhei com Gary Cheng, professor associado da Escola de Engenharia Industrial da Universidade Purdue, para desenvolver e testar a ideia.

p E funcionou:eles descobriram que o tratamento de impressão a jato de tinta, circuitos elétricos de grafeno multicamadas e eletrodos com um processo de laser pulsado melhoram a condutividade elétrica sem danificar o papel, polímeros ou outras superfícies de impressão frágeis.

p "Isso cria uma maneira de comercializar e aumentar a produção de grafeno, "Claussen disse.

p Os resultados são apresentados na capa da revista. Nanoescala número 35. Claussen e Cheng são os autores principais e Das é o primeiro autor. Outros co-autores do estado de Iowa são Allison Cargill, John Hondred e Shaowei Ding, alunos de pós-graduação em engenharia mecânica. Outros co-autores de Purdue são Qiong Nian e Mojib Saei, alunos de pós-graduação em engenharia industrial.

p Duas bolsas principais estão apoiando o projeto e pesquisas relacionadas:uma bolsa de três anos do Instituto Nacional de Alimentação e Agricultura, Departamento de Agricultura dos Estados Unidos, sob o prêmio número 11901762 e uma bolsa de três anos do Roy J. Carver Charitable Trust. A Faculdade de Engenharia do Estado de Iowa e o departamento de engenharia mecânica também estão apoiando a pesquisa.

p A Iowa State Research Foundation Inc. entrou com um pedido de patente para a tecnologia.

p “O grande avanço deste projeto é transformar o grafeno impresso a jato de tinta em um material condutor capaz de ser utilizado em novas aplicações, "Claussen disse.

p Essas aplicações podem incluir sensores com aplicações biológicas, sistemas de armazenamento de energia, componentes elétricos condutores e até mesmo eletrônicos baseados em papel.

p Para tornar tudo isso possível, os engenheiros desenvolveram tecnologia a laser controlada por computador que irradia seletivamente óxido de grafeno impresso a jato de tinta. O tratamento remove aglutinantes de tinta e reduz o óxido de grafeno a grafeno - juntando fisicamente milhões de minúsculos flocos de grafeno. O processo torna a condutividade elétrica mais de mil vezes melhor.

p “O laser funciona com um pulso rápido de fótons de alta energia que não destrói o grafeno ou o substrato, "Das disse." Eles aquecem localmente. Eles bombardeiam localmente. Eles processam localmente. "

p Que localizado, o processamento a laser também muda a forma e a estrutura do grafeno impresso de uma superfície plana para uma superfície elevada, Nanoestruturas 3-D. Os engenheiros dizem que as estruturas 3-D são como pequenas pétalas subindo da superfície. A estrutura rugosa e estriada aumenta a reatividade eletroquímica do grafeno, tornando-o útil para sensores químicos e biológicos.

p Tudo isso, de acordo com a equipe de nanoengenheiros de Claussen, poderia mover o grafeno para aplicações comerciais.

p "Este trabalho abre caminho não apenas para a eletrônica baseada em papel com circuitos de grafeno, "escreveram os pesquisadores em seu artigo, "permite a criação de eletrodos eletroquímicos à base de grafeno descartáveis ​​e de baixo custo para inúmeras aplicações, incluindo sensores, biossensores, células de combustível e dispositivos (médicos). "