Flexibele elektronica is lastiger te produceren dan je zou denken. Het basismateriaal moet namelijk dun en buigbaar zijn. Maar het moet ook elektriciteit geleiden. De bekende computerchips zijn zo rigide dat ze bij buiging breken. Daarom moeten wetenschappers op zoek naar nieuwe bouwmaterialen. Grafeen is zo’n wondermateriaal.
Grafeen bestaat uit koolstof dat is georganiseerd in een honingraatstructuur. Het bezit alle eigenschappen die nodig zijn om er flexibele elektronica van te bouwen. Helaas zijn de grootste stukken hoge kwaliteit grafeen slechts enkele micrometers groot en is het materiaal lastig te maken. Een onderzoek van een team Zuid-Koreaanse wetenschappers gaat hier echter verandering in brengen. Ze demonstreren een productiemethode waarmee ze flexibele, uitrekbare en opvouwbare elektronica kunnen maken.
Twee flexibele elektrodes. Deze zijn gemaakt van grafeen dat met een nieuwe methode is geproduceerd. Bron: Nature.
Oprolbaar scherm
De nieuwe productiemethode voor het grafeen heet chemical vapour deposition. Hierbij condenseren chemicaliën uit een damp en zetten zich af op een oppervlak. Voor grafeen wordt een gasmengsel van koolwaterstoffen over verwarmd nikkelfolie geleid. Het hete nikkel breekt het gas af tot koolstofatomen. Deze koolstofatomen organiseren zich vervolgens in het honingraatvormige grafeen. Door het grafeen nu snel af te koelen blijft het slechts enkele laagjes dik en flexibel.
Toch kan het nog even duren voordat grafeen andere bouwmaterialen voor opvouwbare computers uit de markt gaat verdrukken. Edzer Huitema is chief technology officer bij het Nederlandse Polymer Vision, een bedrijf dat is gespecialiseerd in flexibele elektronica. Huitema heeft zijn bedenkingen bij de nieuwe methode. “Wij gaan de eerste helft van dit jaar ons eerste product met een oprolbaar scherm lanceren. Voor onze schermen gebruiken wij andere organische materialen. Het is vooral van belang dat onze materialen eenvoudig en tegen lage kosten in grote hoeveelheden te maken zijn. Voordat grafeen andere materialen zal verdringen is er eerst een simpel en goedkoop productieproces nodig. De introductie van grafeen en flexibele electronica zal zeker nog wel vijf jaar duren.”
Toekomstige applicaties voor flexibele elektronica. Bron: Nature. Klik op de afbeelding voor meer voorbeelden.
Bron:
K.S. Kim e.a, Large-scale pattern growth of graphene films for stretchable transparent electrodes. Nature, 14 januari 2009 (online) DOI:10.1038/nature07719
Lees meer over grafeen:
Wat is grafeen, waarom is het zo bijzonder en wat kunnen we ermee? Word in één klap expert op het gebied van grafeen met ons overzichtelijke Kennislinkdossier.