Tintas condutoras são úteis para uma variedade de aplicações, incluindo eletrônicos impressos e flexíveis, como antenas de identificação por radiofrequência (RFID), transistores ou células fotovoltaicas. Prevê-se que o advento da Internet das coisas levará a uma nova conectividade dentro de objetos do dia-a-dia, inclusive em embalagens de alimentos. Há uma necessidade clara de produção barata e eficiente de dispositivos eletrônicos usando dispositivos estáveis, componentes condutores e não tóxicos.

Um novo método para produzir alta qualidade, tintas de grafeno condutoras à base de água com altas concentrações foram desenvolvidas por pesquisadores do Graphene Flagship que trabalham no Cambridge Graphene Center da University of Cambridge, REINO UNIDO. O novo método usa forças de cisalhamento ultra-altas em um processo de microfluidização para esfoliar flocos de grafeno da grafite. O processo converte 100% do material de grafite inicial em flocos utilizáveis ​​para tintas condutoras, evitando a necessidade de centrifugação e reduzindo o tempo necessário para produzir uma tinta utilizável. A pesquisa é publicada em ACS Nano .

As tintas produzidas pelo processo de microfluidização têm altas concentrações de até 100 g de flocos de grafeno por litro e podem ser otimizadas para serigrafia. Essas tintas também podem ser usadas para criar novos compostos, revestimentos e dispositivos de armazenamento de energia. Este método pode ser facilmente aplicado a outros materiais em camadas, tais como nitreto de boro hexagonal ou dichalcogenetos de metais de transição, para fornecer uma família de componentes de circuito imprimíveis - condutor, isoladores e semicondutores - com os quais construir eletrônicos impressos com diferentes funcionalidades. Essas tintas são ideais para aplicações onde o baixo custo é importante.

Com o rendimento de 100% do método de microfluidização, agora é possível produzir tintas de grafeno de alta qualidade em quantidades suficientes para produtos comerciais. As tintas produzidas usando este método já foram comercializadas por meio de uma empresa spin-out da Universidade de Cambridge, Cambridge Graphene, que foi recentemente adquirida pela empresa de soluções de engenharia Versarien. As tintas também são fornecidas para a Novalia, uma empresa de impressão inovadora com sede em Cambridge, para uso em suas demos eletrônicas impressas interativas com base em toque.

Dr. Panagiotis Karagiannidis, um pesquisador do Cambridge Graphene Center, é o autor principal do trabalho. “A motivação era a necessidade de camadas com baixa resistência à folha serem produzidas por serigrafia com tintas de alta concentração. No processo de microfluidização, toda a mistura inicial experimenta os mesmos níveis de cisalhamento intensivo uniforme, convertendo-o em uma tinta utilizável com alta concentração. Não há desperdício de material ou pós-processamento demorado. "

A professora Andrea Ferrari é diretora do Cambridge Graphene Center, Diretor de Ciência e Tecnologia da Capitânia do Grafeno, e Presidente do Flagship Management Panel. Ele afirmou "Este é um importante avanço conceitual, e ajudará significativamente nas metas de inovação e industrialização da Nave Grafeno. O fato de o processo já estar licenciado e comercializado indica como é viável reduzir o tempo entre o laboratório e o mercado, mesmo durante a vida útil do carro-chefe. "

Chris Jones, da Novalia, disse:"Para aplicativos comercializáveis ​​viáveis, os materiais precisam ser econômicos, fácil de manusear e apresenta desempenho consistente. Executamos essas tintas em equipamentos de impressão de tela industrial comuns sem modificação e alcançamos resultados consistentes, impressão de centenas de demonstradores interativos para o Mobile World Congress. Este é um ponto muito excitante - uma conjuntura crítica entre o laboratório e o público. "

Mar García-Hernandez, do Conselho Nacional de Pesquisa da Espanha (CSIC), é o líder dos Materiais de Capacitação de Pacotes de Trabalho Flagship de Grafeno, que se concentra no desenvolvimento de métodos de síntese escalonáveis ​​para grafeno e outros materiais em camadas. "A microfluidização é um grande salto em direção às aplicações de tintas de grafeno econômicas e ecologicamente corretas em fotovoltaicos orgânicos, Antenas RFID, revestimentos eletricamente condutores ou nanocompósitos. O método é certamente adequado para a síntese de uma variedade de outras tintas de materiais em camadas, que ampliará o escopo de aplicações de materiais em camadas em dispositivos do mundo real. "