fr.chemi3t
11-28-2012, 07:09 PM
تلويزيون‌هاي مسطح، رايانه‌ها و گوشي‌هاي تلفن همراه نياز به رساناهاي الکتريکي شفاف دارند تا بدون مسدود کردن تابش پشتي، قطعات الکتريکي داخلي را به يکديگر وصل کنند. در حال حاضر براي اين منظور از اکسيد اينديوم-قلع (ITO) استفاده مي‌شود، اما اين ماده بسيار گران و شکننده است. حال يک گروه بين‌المللي شامل محققان موسسه تحقيقات و مهندسي مواد A*STAR در سنگاپور (IMRE) يک فيلم کامپوزيتي متشکل از گرافن و يک پليمر فروالکتريک ساخته‌اند که مي‌تواند جايگزين ارزاني براي اکسيد اينديوم-قلع باشد.
گرافن يک ماده شفاف است، زيرا تنها از يک لايه از اتم‌هاي کربن ساخته شده است. گوآنگژين ني، يکي از محققان اين کار مي‌گويد: «گرافن رسانايي الکتريکي بسيار بالايي داشته و همچنين محکم‌تر و انعطاف‌پذيرتر از اکسيد اينديوم قلع است و بنابراين مي‌تواند حتي در نمايشگرهاي تاشدني و پيل‌هاي خورشيدي نازک استفاده شود».
http://pnu-club.com/imported/2012/11/1014.jpg
گرافن در حالت طبيعي خود رسانايي الکتريکي بالايي ندارد، چون الکترون‌هاي آزاد زيادي براي انتقال جريان وجود ندارند. تزريق بارهاي الکتريکي که به‌طور معمول از طريق اعمال يک ولتاژ الکتريکي صورت مي‌گيرد، رسانايي اين ماده را افزايش مي‌دهد؛ با اين حال اين روش براي وسايل الکتريکي مطلوب نيست، زيرا اين فرايند مستلزم صرف انرژي الکتريکي است.
فيلم‌هاي نازک توليدشده توسط اين گروه راه‌حل پايدارتري ارائه مي‌دهند. آنها گرافن را با يک پليمر فروالکتريک ترکيب کردند که داراي بار الکتريکي ثابت روي سطح خود است. اين محققان از طريق تبخير مولکول‌هاي يک پيش‌ماده آلي، گرافن را روي يک فويل مسي رشد دادند و سپس پليمر را به شکل يک فيلم نازک از يک محلول روي گرافن رسوب دادند. تماس نزديک ميان پليمر و گرافن موجب القاي بارهاي الکتريکي در گرافن گرديد. اين کار رسانايي الکتريکي گرافن را تا 12 برابر افزايش داد.
مزيت اين راهکار اين است که اهداي بار توسط پليمر يک فرايند بادوام است (نامحدود در تئوري) و به خود ماده يا شفافيت نوري آن آسيبي نمي‌رساند. به‌علاوه، فرايند ساخت کاملاً مقياس‌پذير بوده و براي کاربردهاي صنعتي مناسب است.
قبل از توسعه کاربردهاي صنعتي، بايد رسانايي الکتريکي گرافن بيش از اينها افزايش يابد؛ هنوز هم رسانايي الکتريکي اکسيد اينديوم قلع حدود 20 درصد بالاتر از رسانايي هيبريد گرافن-پليمر فروالکتريک است. با اين حال اين گروه پژوهشي در تلاشند اين مشکل را رفع کرده و رسانايي اين هيبريد را از طريق بهينه‌سازي طراحي و فرايند ساخت تا دو برابر افزايش دهند.
جزئيات اين تحقيق در مجله ACS Nano منتشر شده است.
گرافن يک ماده شفاف است، زيرا تنها از يک لايه از اتم‌هاي کربن ساخته شده است. گوآنگژين ني، يکي از محققان اين کار مي‌گويد: «گرافن رسانايي الکتريکي بسيار بالايي داشته و همچنين محکم‌تر و انعطاف‌پذيرتر از اکسيد اينديوم قلع است و بنابراين مي‌تواند حتي در نمايشگرهاي تاشدني و پيل‌هاي خورشيدي نازک استفاده شود».
http://pnu-club.com/imported/2012/11/1014.jpg
گرافن در حالت طبيعي خود رسانايي الکتريکي بالايي ندارد، چون الکترون‌هاي آزاد زيادي براي انتقال جريان وجود ندارند. تزريق بارهاي الکتريکي که به‌طور معمول از طريق اعمال يک ولتاژ الکتريکي صورت مي‌گيرد، رسانايي اين ماده را افزايش مي‌دهد؛ با اين حال اين روش براي وسايل الکتريکي مطلوب نيست، زيرا اين فرايند مستلزم صرف انرژي الکتريکي است.
فيلم‌هاي نازک توليدشده توسط اين گروه راه‌حل پايدارتري ارائه مي‌دهند. آنها گرافن را با يک پليمر فروالکتريک ترکيب کردند که داراي بار الکتريکي ثابت روي سطح خود است. اين محققان از طريق تبخير مولکول‌هاي يک پيش‌ماده آلي، گرافن را روي يک فويل مسي رشد دادند و سپس پليمر را به شکل يک فيلم نازک از يک محلول روي گرافن رسوب دادند. تماس نزديک ميان پليمر و گرافن موجب القاي بارهاي الکتريکي در گرافن گرديد. اين کار رسانايي الکتريکي گرافن را تا 12 برابر افزايش داد.
مزيت اين راهکار اين است که اهداي بار توسط پليمر يک فرايند بادوام است (نامحدود در تئوري) و به خود ماده يا شفافيت نوري آن آسيبي نمي‌رساند. به‌علاوه، فرايند ساخت کاملاً مقياس‌پذير بوده و براي کاربردهاي صنعتي مناسب است.
قبل از توسعه کاربردهاي صنعتي، بايد رسانايي الکتريکي گرافن بيش از اينها افزايش يابد؛ هنوز هم رسانايي الکتريکي اکسيد اينديوم قلع حدود 20 درصد بالاتر از رسانايي هيبريد گرافن-پليمر فروالکتريک است. با اين حال اين گروه پژوهشي در تلاشند اين مشکل را رفع کرده و رسانايي اين هيبريد را از طريق بهينه‌سازي طراحي و فرايند ساخت تا دو برابر افزايش دهند.
جزئيات اين تحقيق در مجله ACS Nano منتشر شده است.