Neue Forschungsarbeiten von Physikern der University of Sussex werden den neuen Technologiebereich der Flüssigelektronik "erheblich voranbringen" und die Funktionalität und Nachhaltigkeit potenzieller Anwendungen in der gedruckten Elektronik, bei tragbaren Gesundheitsmonitoren und sogar bei Batterien verbessern.
In ihrer in ACS Nano veröffentlichten Forschungsarbeit bauen die Wissenschaftler aus Sussex auf ihren früheren Arbeiten zur Umhüllung von Emulsionströpfchen mit Graphen und anderen 2D-Materialien auf, indem sie die Beschichtungen bis auf atomar dünne Nanoblattschichten reduzieren. Auf diese Weise konnten sie elektrisch leitende flüssige Emulsionen herstellen, die die niedrigsten jemals gemeldeten Graphen-Netzwerke darstellen - nur 0,001 Vol.
Dies bedeutet, dass die nachfolgende Flüssigelektronik-Technologie - seien es Dehnungssensoren zur Überwachung der körperlichen Leistungsfähigkeit und Gesundheit, elektronische Geräte, die aus Emulsionströpfchen gedruckt werden, und sogar potenziell effizientere und langlebigere Batterien für Elektrofahrzeuge - sowohl billiger als auch nachhaltiger sein wird, da sie weniger Graphen oder andere 2D-Nanoblätter zur Beschichtung der Tröpfchen benötigt.
Eine weitere wichtige Entwicklung war, dass die Wissenschaftler diese elektronischen Tröpfchennetzwerke nun mit beliebigen Flüssigkeiten herstellen können - während frühere Forschungen sich auf herkömmliche Öle und Wasser konzentrierten -, da sie herausgefunden haben, wie sie steuern können, welche Flüssigkeitströpfchen mit Graphen umhüllt werden, was bedeutet, dass sie die Emulsionen speziell für die gewünschte Anwendung gestalten können.
Dr. Sean Ogilvie, Forschungsbeauftragter für Materialphysik an der School of Mathematical and Physical Science der University of Sussex und Hauptautor der Studie, erklärt die wissenschaftlichen Hintergründe der Entwicklung: "Das Potenzial von 2D-Materialien wie Graphen liegt in ihren elektronischen Eigenschaften und ihrer Verarbeitbarkeit. Wir haben ein Verfahren entwickelt, um die Oberfläche unserer Nanoblatt-Dispersionen zu nutzen, um Emulsionströpfchen mit ultradünnen Beschichtungen zu stabilisieren.
"Die Abstimmbarkeit dieser Emulsionen ermöglicht es uns, 2D-Materialien um beliebige Flüssigkeitströpfchen zu wickeln, um deren elektronische Eigenschaften zu nutzen. Dies gilt auch für Emulsionstinten, bei denen wir entdeckt haben, dass sich Tröpfchen ohne den Kaffeering-Effekt ablagern lassen, der das Drucken herkömmlicher funktioneller Tinten behindert, was möglicherweise Einzeltropfenfilme für gedruckte Transistoren und andere elektronische Geräte ermöglicht.
"Eine weitere aufregende Entwicklung für unsere Forschungsgruppe ist, dass wir unsere Emulsionen nun auch für spezifische Anwendungen entwerfen und steuern können, z. B. für die Umhüllung weicher Polymere wie Silikon für tragbare Dehnungssensoren, die bei geringer Graphen-Beladung eine höhere Empfindlichkeit aufweisen, und wir untersuchen auch die Emulsionsmontage von Batterieelektrodenmaterialien, um die Robustheit dieser Energiespeicher zu verbessern.
Alan Dalton, Professor für Experimentalphysik an der Universität von Sussex, der durch die Herstellung eines Salatdressings dazu inspiriert wurde, das Potenzial der Zugabe von Graphen zu flüssigen Emulsionen zu erforschen, erklärt, warum diese Entwicklung so spannend ist: "Indem wir die Graphenbeschichtungen der Flüssigkeitstropfen auf atomar dünne Schichten bringen und das Potenzial für reale Anwendungen erweitern, indem wir dies mit jedem flüssigen Material tun können, wird diese Forschungsentwicklung das aufstrebende und wissenschaftlich spannende Gebiet der Flüssigelektronik erheblich voranbringen."
Weitere Informationen: https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220215113414.htm [This is automatically translated from English]