Các nhà nghiên cứu của TUS đề xuất một phương pháp đơn giản, rẻ tiền để chế tạo dây ống nano carbon trên màng nhựa: Phương pháp được đề xuất tạo ra dây phù hợp để phát triển các thiết bị hoàn toàn carbon, bao gồm cảm biến linh hoạt và thiết bị lưu trữ và chuyển đổi năng lượng

Trang Chủ > Ấn Bản > Các nhà nghiên cứu của TUS đề xuất một phương pháp đơn giản, rẻ tiền để chế tạo hệ thống dây ống nano carbon trên màng nhựa: Phương pháp được đề xuất tạo ra hệ thống dây phù hợp để phát triển các thiết bị hoàn toàn bằng carbon, bao gồm cảm biến linh hoạt và thiết bị lưu trữ và chuyển đổi năng lượng

Một phương pháp mới do các nhà nghiên cứu của TUS đề xuất để chế tạo các ống nano carbon đa vách trên các chất nền linh hoạt, chẳng hạn như màng nhựa, loại bỏ nhiều nhược điểm của các kỹ thuật thông thường và có thể được sử dụng để sản xuất hàng loạt dây carbon cho các thiết bị điện tử hoàn toàn bằng carbon linh hoạt . TÍN DỤNG
Takashi Ikuno từ TUS, Nhật Bản

Tóm tắt:
Các ống nano cacbon (CNTs) là các cấu trúc giống như ống hình trụ được làm từ các nguyên tử cacbon thể hiện các đặc tính vật lý rất được mong muốn như độ bền cao, trọng lượng thấp và tính dẫn nhiệt và điện tuyệt vời. Điều này làm cho chúng trở thành vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng khác nhau, bao gồm vật liệu gia cố, thiết bị chuyển đổi và lưu trữ năng lượng cũng như thiết bị điện tử. Tuy nhiên, bất chấp tiềm năng to lớn như vậy, đã có những thách thức trong việc thương mại hóa CNT, chẳng hạn như việc kết hợp chúng trên đế nhựa để chế tạo các thiết bị dựa trên CNT linh hoạt. Các phương pháp chế tạo truyền thống yêu cầu môi trường được kiểm soát cẩn thận như nhiệt độ cao và phòng sạch. Hơn nữa, chúng yêu cầu chuyển đổi lặp lại để tạo ra CNT với các giá trị điện trở khác nhau.

Các nhà nghiên cứu của TUS đề xuất một phương pháp đơn giản, rẻ tiền để chế tạo hệ thống dây ống nano carbon trên màng nhựa:

Tokyo, Nhật Bản | Đăng ngày 3 tháng 2023 năm XNUMX

Các phương pháp trực tiếp hơn như chuyển tiếp nhờ laser (LIFT) và nhiệt hạch (TF) đã được phát triển như những phương pháp thay thế. Trong phương pháp LIFT, một tia laser được sử dụng để chuyển trực tiếp CNT lên đế, trong khi ở TF, CNT được trộn với các polyme, sau đó được loại bỏ có chọn lọc bằng tia laser để tạo thành dây CNT với các giá trị điện trở khác nhau. Tuy nhiên, cả hai phương pháp này đều đắt tiền và có những vấn đề riêng. LIFT yêu cầu các laser xung đắt tiền và việc chuẩn bị CNT với các giá trị điện trở cụ thể, trong khi TF sử dụng một lượng lớn CNT không được sử dụng và bị lãng phí.

Nhằm mục đích phát triển một phương pháp đơn giản và ít tốn kém hơn, Phó Giáo sư Tiến sĩ Takashi Ikuno cùng với các cộng sự của mình, ông Hiroaki Komatsu, ông Yosuke Sugita và ông Takahiro Matsunami tại Đại học Khoa học Tokyo, Nhật Bản, gần đây đã đề xuất một phương pháp mới cho phép chế tạo hệ thống dây điện CNT (MWNT) nhiều vách trên màng nhựa trong điều kiện môi trường xung quanh (nhiệt độ phòng và áp suất khí quyển) bằng cách sử dụng tia laser chi phí thấp.

Bước đột phá, được công bố trên tạp chí Báo cáo khoa học vào ngày 08 tháng 2023 năm 10, liên quan đến việc phủ một màng polypropylene (PP) bằng một màng MWNT dày khoảng XNUMX μm và sau đó cho màng này tiếp xúc với tia laser mW UV. Kết quả là một hệ thống dây dẫn điện được làm từ sự kết hợp giữa MWNT và PP.

Tiến sĩ Ikuno nhấn mạnh: “Quy trình này cho phép dễ dàng 'vẽ' các thiết bị đi dây và linh hoạt cho các cảm biến đeo được mà không cần các quy trình phức tạp.

Các nhà nghiên cứu cho rằng sự hình thành của các dây này là do sự khác biệt về độ dẫn nhiệt giữa MWNT và màng PP. Khi màng MWNT/PP tiếp xúc với tia laser, độ dẫn nhiệt cao của lớp MWNT làm cho nhiệt lan truyền dọc theo chiều dài của dây dẫn, dẫn đến nhiệt độ cao ở giao diện MWNT-PP và nhiệt độ thấp hơn ở những nơi khác trong màng PP. . Ngay bên dưới tia laser, nơi có nhiệt độ cao nhất, PP khuếch tán vào màng MWNT để tạo thành hỗn hợp PP/MWNT dày, trong khi lớp PP/MWNT mỏng được hình thành ở các cạnh của tia laser nơi có nhiệt độ tương đối thấp.

Phương pháp được đề xuất cũng cho phép chế tạo các dây carbon có giá trị điện trở khác nhau trong cùng một quy trình (không truyền lặp lại) bằng cách thay đổi các điều kiện chiếu xạ, do đó loại bỏ nhu cầu thực hiện các bước bổ sung. Để màng PP/MWNT tiếp xúc với năng lượng laze cao, đạt được bằng tốc độ quét thấp, số lần phơi sáng laze cao hoặc sử dụng laze công suất cao, sẽ tạo ra các dây dày hơn với nồng độ MWNT cao hơn. Do đó, điện trở suất thấp hơn của MWNT và dây dày hơn làm giảm điện trở trên một đơn vị chiều dài của dây (điện trở tỷ lệ thuận với tỷ lệ giữa điện trở suất và độ dày của dây).

Bằng cách kiểm soát chính xác mức độ tiếp xúc của màng MWNT/PP với ánh sáng laze, các nhà nghiên cứu đã chế tạo thành công dây MWNT với nhiều giá trị điện trở, từ 0.789 kΩ/cm đến 114 kΩ/cm. Hơn nữa, những sợi dây này rất linh hoạt và duy trì độ bền ngay cả khi bị uốn cong nhiều lần.

Ngoài ra, phương pháp này đã giải quyết một trong những vấn đề cấp bách với các kỹ thuật hiện tại, cụ thể là kỹ thuật LIFT và TF không có khả năng tái sử dụng các CNT không được sử dụng trong quy trình chế tạo. Trong phương pháp được đề xuất, các MWNT không được tích hợp vào màng PP trong quá trình chiếu tia laser có thể được phục hồi và tái sử dụng, cho phép tạo ra các dây MWNT mới với ít hoặc không thay đổi giá trị điện trở.

Với sự đơn giản, sử dụng hiệu quả các CNT và khả năng tạo ra dây dẫn chất lượng cao, phương pháp mới này có tiềm năng hiện thực hóa việc sản xuất dây dẫn carbon linh hoạt trên quy mô lớn cho các cảm biến linh hoạt cũng như các thiết bị lưu trữ và chuyển đổi năng lượng.

“Chúng tôi hy vọng chi phí xử lý sẽ giảm đáng kể so với các phương pháp thông thường. Đến lượt mình, điều này sẽ góp phần hiện thực hóa các cảm biến linh hoạt chi phí thấp dự kiến sẽ có ứng dụng rộng rãi với số lượng lớn,” Tiến sĩ Ikuno kết luận.

####

Về Đại học Khoa học Tokyo
Đại học Khoa học Tokyo (TUS) là một trường đại học nổi tiếng và có uy tín, đồng thời là trường đại học tư nhân nghiên cứu chuyên ngành khoa học lớn nhất ở Nhật Bản, với bốn cơ sở ở trung tâm Tokyo và các vùng ngoại ô của nó và ở Hokkaido. Được thành lập vào năm 1881, trường đại học đã không ngừng đóng góp vào sự phát triển của Nhật Bản trong khoa học thông qua việc khắc sâu tình yêu dành cho khoa học trong các nhà nghiên cứu, kỹ thuật viên và nhà giáo dục.

Với sứ mệnh “Sáng tạo khoa học và công nghệ vì sự phát triển hài hòa của tự nhiên, con người và xã hội”, TUS đã thực hiện nhiều nghiên cứu đa dạng từ khoa học cơ bản đến khoa học ứng dụng. TUS đã áp dụng cách tiếp cận đa ngành để nghiên cứu và tiến hành nghiên cứu chuyên sâu trong một số lĩnh vực quan trọng nhất hiện nay. TUS là một chế độ nhân tài nơi những gì tốt nhất trong khoa học được công nhận và nuôi dưỡng. Đây là trường đại học tư thục duy nhất ở Nhật Bản đã đào tạo ra người đoạt giải Nobel và là trường đại học tư thục duy nhất ở châu Á đào tạo ra những người đoạt giải Nobel trong lĩnh vực khoa học tự nhiên.

website: https://www.tus.ac.jp/en/mediarelations/

Về Phó Giáo sư Takashi Ikuno từ Đại học Khoa học Tokyo

Takashi Ikuno nhận bằng Tiến sĩ. bằng cấp từ Đại học Osaka, sau đó ông làm việc tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley và UC Berkeley, Hoa Kỳ với tư cách là nhà nghiên cứu sau tiến sĩ và sau đó tại Phòng thí nghiệm R&D Trung tâm Toyota với tư cách là nhà nghiên cứu cấp cao. Ông hiện là Phó Giáo sư tại Khoa Điện tử Ứng dụng tại Đại học Khoa học Tokyo (TUS), Nhật Bản. Mối quan tâm nghiên cứu của ông bao gồm phát triển các thiết bị điện tử bằng vật liệu nano cacbon và chiều thấp. Anh ấy có thể đạt được tại

Thông tin tài trợ

Công trình này được hỗ trợ một phần bởi Khoản hỗ trợ nghiên cứu khoa học (C)(22K04880) từ Hiệp hội xúc tiến khoa học Nhật Bản, MEXT và “Cơ sở hạ tầng nghiên cứu tiên tiến về vật liệu và công nghệ nano ở Nhật Bản (ARIM)” của Bộ của Giáo dục, Văn hóa, Thể thao, Khoa học và Công nghệ (MEXT). Số đề xuất JPMXP1222NM0102.

Để biết thêm thông tin, xin vui lòng bấm vào tại đây

Liên hệ:
Hiroshi Matsuda
Đại học Khoa học Tokyo
Liên hệ với chuyên gia

Giáo sư Takashi Ikuno
Đại học Khoa học Tokyo

Nếu bạn có một bình luận, xin vui lòng Liên hệ chúng tôi.

Các tổ chức phát hành tin tức, không phải 7th Wave, Inc. hay Nanotech Now, chỉ chịu trách nhiệm về tính chính xác của nội dung.

Bookmark: