Być może w niedalekiej przyszłości producenci muzyki elektronicznej będą w stanie zaprojektować i wydrukować własny instrument. Sprzęt cienki jak kartka papieru zapakują do teczki i wyruszą w trasę. Taką wizję przedstawiają naukowcy z Cambrigde, którzy stworzyli prototyp klawiatury pianina z przewodzących struktur grafenu.
Naukowcy nie spoczywają na laurach, a dzień bez wiadomości o kolejnym zastosowaniu grafenu jest dniem straconym. Tym razem zespół inżynierów z Cambridge Graphene Centre wykorzystał tusz na bazie grafenu, do wytworzenia przewodzących, drukowanych obwodów. Pierwsza informacja na temat grafenowego tuszu pojawiła się w 2011 roku. Badaniami zajmowali się wówczas ci sami naukowcy co obecnie – dr Tawfique Hasan, Felice Torrisi i profesor Andrea Ferrari. Zaproponowana przez nich metoda produkcji grafenu polegała na umieszczeniu płatków grafitu w organicznym rozpuszczalniku o nazwie N-Metylopirolidon (NMP) i poddaniu ich działaniu fal ultradźwiękowych. Po 9 godzinach w płuczce dyspersję przeniesiono do wirówki próżniowej, gdzie filtrowano i usuwano elementy o średnicy większej niż 1 mikrometr (zbyt duże płatki mogłyby zatkać dyszę w drukarce). Następnie tusz zmieszano z organicznym polimerem PQT-12, który jest powszechnie stosowanym stabilizatorem w produkcji atramentowych tuszy do drukarek.
Otrzymany grafenowy tusz jest przezroczysty i zachowuje swoje właściwości przewodzące. Za pomocą drukarki atramentowej można nanosić go na elastyczne podłoża, a produkcja metodą złuszczania grafitu w przeciwieństwie do np. wytwarzania przewodzących warstw z metali szlachetnych jest znacznie tańsza. W kategorii kosztów, wydajności oraz stabilności grafen ma przewagę także nad polimerami przewodzącymi. Klawiatura pianina zaprojektowana we współpracy z firmą Novalia Limited prezentuje ogromny potencjał grafenowego tuszu. Przezroczyste klawisze zostały wydrukowane na folii z tworzywa sztucznego. Przyciski działające jak elektrody podłączono do prostego układu elektronicznego z baterią i głośnikiem. Kiedy osoba dotykała grafenowej elektrody zmieniała się ilość ładunku elektrycznego. Zmiana była znakiem dla obwodu, który wykrywał i przekierowywał sygnał do głośnika wytwarzającego dźwięki. Ten sam zespół, ale we współpracy Printed Electronics Limited stworzył prototyp elastycznego, cyfrowego wyświetlacza, pokrytego warstwą grafenu. Proste ekrany mogą być używane w szerokim zakresie, np. do produkcji inteligentnych opakowań czy gier planszowych.
Inżynierowie odpowiedzialni za prototypy przekonują, że grafenowy tusz może być stosowany na całej gamie powierzchni, co czyni go idealnym do drukowania obwodów elektrycznych. Naukowcy zapowiadają, że kolejnymi produktami mogą być wszywane w ubrania czujniki monitorujące pracę organizmu oraz sensory do śledzenia bagażu na lotnisku. Podkreślają, że bardzo dużo zależy od dalszej współpracy z partnerami z branży przemysłowej.
Źródło:
[1] Ink-Jet Printed Graphene Electronics. F. Torrisi, T. Hasan, W. Wu, Z. Sun, A. Lombardo, T. Kulmala, G. W. Hshieh, S. J. Jung, F. Bonaccorso, P. J. Paul, D. P. Chu, A. C. Ferrari. Department of Engineering, University of Cambridge, Cambridge CB3 0FA, UK
[2] http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1111/1111.4970v1.pdf | 27.11.2013
[3] http://news.softpedia.com/news/Graphene-Can-Become-Ink-for-Printers-236770.shtml | 27.11.2013
[4] http://www.cam.ac.uk/research/news/anti-fraud-lasers-and-inks-for-transparent-electronics | 27.11.2013
[5] piano sunlight by mararie, flickr.com, CC BY-SA 2.0