Les scientifiques ont déplacé le graphène - la feuille de carbone incroyablement solide et conductrice d'un seul atome d'épaisseur - une étape importante sur la voie de la nouveauté de la paillasse de laboratoire à un matériau commercialement viable pour de nouvelles applications électroniques.

Des chercheurs de l'Université de Manchester, avec BGT Materials Limited, un fabricant de graphène au Royaume-Uni, ont imprimé une antenne radiofréquence à l'aide d'encre au graphène comprimé. L'antenne s'est suffisamment bien comportée pour la rendre pratique pour une utilisation dans les étiquettes d'identification par radiofréquence (RFID) et les capteurs sans fil, les chercheurs ont dit. Encore mieux, l'antenne est flexible, respectueux de l'environnement et pourrait être produit en série à moindre coût. Les chercheurs présentent leurs résultats dans la revue Lettres de physique appliquée .

L'étude démontre que le graphène imprimable est maintenant prêt pour une utilisation commerciale dans des applications de radiofréquence à faible coût, dit Zhirun Hu, chercheur à la School of Electrical and Electronic Engineering de l'Université de Manchester.

"Le fait est que le graphène n'est plus seulement une merveille scientifique. Il apportera très bientôt de nombreuses nouvelles applications à notre vie quotidienne, " a ajouté Kostya S. Novoselov, de l'École de physique et d'astronomie de l'Université de Manchester, qui a coordonné le projet.

Le graphène est encré

Depuis que le graphène a été isolé et testé pour la première fois en 2004, les chercheurs se sont efforcés d'utiliser concrètement ses étonnantes propriétés électriques et mécaniques. L'un des premiers produits commerciaux fabriqués à partir de graphène était l'encre conductrice, qui peut être utilisé pour imprimer des circuits et d'autres composants électroniques.

L'encre au graphène est généralement peu coûteuse et mécaniquement flexible, avantages qu'il a par rapport aux autres types d'encre conductrice, telles que des solutions à base de nanoparticules métalliques.

Pour faire l'encre, des flocons de graphène sont mélangés avec un solvant, et parfois un liant comme l'éthylcellulose est ajouté pour aider l'encre à coller. L'encre au graphène avec liants conduit généralement mieux l'électricité que l'encre sans liant, mais seulement après le matériau liant, qui est un isolant, est décomposé dans un processus à haute température appelé recuit. Recuit, cependant, limite les surfaces sur lesquelles l'encre au graphène peut être imprimée car les températures élevées détruisent les matériaux comme le papier ou le plastique.

L'équipe de recherche de l'Université de Manchester, avec BGT Materials Limited, trouvé un moyen d'augmenter la conductivité de l'encre au graphène sans recourir à un liant. Ils y sont parvenus en imprimant et en séchant d'abord l'encre, puis en le comprimant avec un rouleau, similaire à la façon dont la nouvelle chaussée est comprimée avec un rouleau compresseur.

La compression de l'encre a augmenté sa conductivité de plus de 50 fois, et le "stratifié de graphène" résultant était également presque deux fois plus conducteur que l'encre au graphène précédente fabriquée avec un liant.

La haute conductivité de l'encre comprimée, qui a permis un rayonnement radiofréquence efficace, était l'un des aspects les plus passionnants de l'expérience, dit Hu.

ouvrant la voie aux antennes, Capteurs sans fil, et plus

Les chercheurs ont testé leur stratifié de graphène compressé en imprimant une antenne de graphène sur un morceau de papier. L'antenne mesurait environ 14 centimètres de long, et 3,5 millimètres de diamètre et de puissance radiofréquence rayonnée efficacement, dit Xianjun Huang, qui est le premier auteur de l'article et un candidat au doctorat dans le groupe Micro-ondes et communications à l'École de génie électrique et électronique.

Impression d'électronique à bas prix, des matériaux flexibles comme le papier et le plastique pourraient signifier que la technologie sans fil, comme les étiquettes RFID qui transmettent actuellement des informations d'identification sur tout, du bétail aux pièces de voiture, pourrait devenir encore plus omniprésent.

La plupart des étiquettes RFID commerciales sont fabriquées à partir de métaux comme l'aluminium et le cuivre, Huang a dit, matériaux coûteux avec des processus de fabrication compliqués qui augmentent le coût.

« Les étiquettes RFID à base de graphène peuvent réduire considérablement les coûts grâce à un processus beaucoup plus simple et à un coût des matériaux inférieur, ", a déclaré Huang. L'équipe de l'Université de Manchester et de BGT Materials Limited prévoit de développer davantage les étiquettes RFID compatibles avec le graphène, ainsi que des capteurs et de l'électronique portable.