سنتز گرافن به روش لایه‌برداری الکتروشیمیایی برای ساخت جوهر هادی

محققان پژوهشگاه مواد و انرژی موفق به سنتز گرافن به روش لایه‌برداری الکتروشیمیایی جهت استفاده در ساخت جوهر هادی شدند.

سنتز گرافن به روش لایه‌برداری الکتروشیمیایی برای ساخت جوهر هادی

به گزارش سرویس علمی ایسنا، دکتر فریبا تاج آبادی، عضو هیات علمی پژوهشکده فناوری نانو و مواد پیشرفته پژوهشگاه مواد و انرژی و مجری این طرح گفت: در این تحقیق یک جوهر گرافنی از گرافن‌های ساخته شده با روش لایه‌برداری الکتروشیمیایی ساخته و خواص آن بررسی شد.

وی افزود: روش لایه‌برداری الکتروشیمیایی یکی از جدیدترین روش‌ها برای ساخت گرافن است که قابلیت ساخت گرافن در مقیاس زیاد و با محتوی اکسید کم را دارد. گرافن حاصل با غلظت مناسب در حلال دی متیل فرمامید برای ساخت جوهر پخش می‌شود. جوهر حاصل بعد از لایه‌نشانی و عملیات حرارتی (به مدت 10دقیقه در دمای Cº 250) از هدایت الکتریکی بالایی (cm .Ω 30±10) برخوردار است.

تاج آبادی خاطرنشان کرد: جوهرهای هادی در سلول‌های خورشیدی به منظورهای مختلفی می‌توانند استفاده شوند. این جوهرها به طور معمول می‌توانند برای ساخت خطوط هادی اتصال استفاده شوند که نقش جمع کننده و انتقال دهنده الکترون به مدار خارجی و اتصال پشتی را بر عهده دارند. به طور مثال می‌توان به خطوط انتقال دهنده فلزی در سلول‌های خورشیدی سیلیکونی و برای اتصال (الکترود) پشتی در سلول‌های خورشیدی کادمیم تلوراید اشاره کرد.

وی ادامه داد: در سال‌های اخیر جوهرهایی برای ساخت لایه هادی شفاف مورد کاربرد در سلول‌های خورشیدی نیز استفاده شده است. جوهرهایی بر پایه نانو سیم‌های نقره و گرافن از مهمترین نوع این جوهرها هستند.

این پژوهشگر گفت: گرافن به علت داشتن خواص فوق‌العاده در هدایت الکتریکی و هدایت گرمایی، چگالی بالا و تحرک پذیری حامل‌های بار، خواص اپتیکی و خواص مکانیکی به ماده‌ای منحصر بفرد تبدیل شده است.

وی در ادامه خاطرنشان کرد: آلوتروپ جدید کربن به واسطه این خواص فوق‌العاده کاندیدی بسیار مناسب برای جایگزینی سیلیکون در نسل بعدی قطعه‌های فتونیکی و الکترونیکی در نظر گرفته شده است و از این رو توجه کم سابقه‌ای را در تحقیقات بنیادی و کاربردی به خود جلب کرده است. این ماده با هدایت الکتریکی بالا، خاصیت انعطاف پذیری و پایداری مکانیکی و گرمایی به عنوان یک الکترود جدید به ویژه در ابزار الکترونیکی آلی در نظر گرفته می‌شود.

مجری این طرح با بیان اینکه فرایند نفوذ یون‌ها به داخل گرافیت با روش الکتروشیمی از سال 1980 شناخته شده است، گفت: بعد از گسترش شکست میکرومکانیکی گرافیت در سال 2004، روش‌های الکتروشیمی برای ورقه کردن گرافیت دوباره استفاده و برای تولید گرافن مورد علاقه واقع شدند.

وی افزود: شکست الکتروشیمی گرافیت شامل اعمال یک پتانسیل کاتدی یا آندی و یا جریان در یک الکترولیت آبی یا آلی به یک الکترود کار گرافیتی است. هنگامی که یک پتانسیل مثبت به الکترود کار گرافیتی اعمال می‌شود، سبب اکسیداسیون خود گرافیت، آب و یون‌های موجود در الکترولیت می‌شود. سپس یون‌های با بار منفی از محلول به داخل صفحات گرافیت نفوذ کرده و منجر به باز شدن فاصله صفحات می‌شود. در مرحله پایانی محصول گرافیت ورقه شده در معرض امواج اولتراسوند با انرژی کم قرار می‌گیرد و به گرافن تبدیل می‌شود.

تاج آبادی اظهار کرد: در روش ساخت گرافن با روش الکتروشیمی پارامترهای مختلفی بر ساخت گرافن نهایی تاثیرگذار است.

وی ادامه داد: مهمترین این پارامترها شامل نوع گرافیت مورد کاربرد، نوع الکترولیت و غلظت آن، مقدار پتانسیل اعمالی و زمان اعمال پتانسیل و فاصله بین الکترودها است. انواع مختلف گرافیت از قبیل پودر گرافیت، گرافیت HOPG، فویل گرافیت و حتی مغز مداد می‌تواند استفاده شود.

عضو هیات علمی پژوهشکده فناوری نانو و مواد پیشرفته پژوهشگاه مواد و انرژی همچنین تاکید کرد: هر چه کیفیت الکترود استفاده شده به عنوان الکترود کار بهتر باشد، منجر به ساخت گرافن بهتری (از نظر پهنای لایه گرافنی و درصد تولید) می‌شود.

وی گفت: پتانسیل اعمالی و نوع الکترولیت بر سرعت فرایند و میزان محتوی اکسید گرافن نهایی تاثیرگذار هستند و باید به دقت کنترل شوند. بهتر است فرایند در پتانسیل کمتری انجام شود تا محتوی اکسید محصول با زمان افزایش نیابد.

منبع :

پاسخ تلفنی به سوالات شما
پاسخ تلفنی به سوالات مشاوره ای و آموزشی شما

باسخ به سوالات شما در زمینه مشاوره کارنامه و هدف گذاری برای آزمون ها ، شروع مطالعه برای کنکور 97 ، روش درس خواندن ، مدیریت منابع و تکمیل ظرفیت کنکور 96 و ...

از طریق تلفن ثابت در سراسر کشور بدون پیش شماره
با شماره 9099071219 تماس بگیرید
ساعت پاسخگویی از 8 صبح تا 12 شب