Cómo fabricar una nanoplaca de carbono transparente y conductora utilizando una solución de polímero PIM-1:(a) El sustrato de un cuarto de galón se recubre con una solución de polímero PIM-1 con estructura de escalera y conduce el calentamiento a alta temperatura para fabricar una nanoplaca de carbono. Sin ningún proceso adicional, se puede hacer OSC (célula solar orgánica) directamente en la hoja para fabricar células solares. (B), (C), (d) mostrar espesor, resistividad superficial y transparencia de la nanoplaca de carbono, respectivamente en relación con la concentración de PIM-1. También, el nuevo método controla fácilmente los efectos no deseados de las características electrónicas y ópticas de la nanoplaca de carbono, que se produce cuando se concentra la solución de polímero. A medida que aumenta la concentración de la solución de moléculas altas, como se muestra en (Eje X, (B), (C)), cuanto más grueso se vuelve como se muestra en la Figura (b) pero, se vuelve menos resistente como se muestra en la Figura (c), y la corriente fluye mejor. Crédito:KIST
El grafeno está ganando una gran atención, apodado un "material maravilloso" con gran conductividad, flexibilidad y durabilidad. Sin embargo, el grafeno es difícil de conseguir debido al hecho de que su proceso de fabricación es complicado y no es posible la producción en masa. Recientemente, un equipo de investigación nacional desarrolló un material de carbono sin defectos artificiales que se encuentran comúnmente durante el proceso de producción de grafeno, manteniendo sus características originales. El material recientemente desarrollado se puede utilizar como sustituto del grafeno en células solares y chips semiconductores. Más lejos, el proceso desarrollado se basa en el proceso continuo y producido en masa de fibra de carbono, facilitando mucho la comercialización a gran escala. En reconocimiento al enfoque innovador, la investigación fue presentada en la portada de Nanoescala , una revista revisada por pares de alto impacto en el campo de la nanociencia.
El equipo de investigación dirigido por el Dr. Han-Ik Joh en KIST junto con el Dr. Seok-In Na en la Universidad Nacional de Chonbuk y el Dr. Byoung Gak Kim en KRICT sintetizaron nanohojas de carbono similares al grafeno usando polímero, y utilizó directamente los electrodos transparentes para células solares orgánicas. El resultado de la investigación se introdujo en Nanoescala , una revista de la Royal Society of Chemistry en el Reino Unido con el título de "Síntesis en un paso de nanohojas de carbono convertidas a partir de un compuesto policíclico y su uso directo como electrodos transparentes de células solares orgánicas sin ITO" y fue seleccionado como artículo de portada en la edición del 21 de enero en reconocimiento a estos resultados de investigación innovadores y soberbios.
Para fabricar grafeno de alta calidad en gran volumen, el método CVD (deposición química en fase de vapor) * se utiliza ampliamente. Sin embargo, Este método requiere un procesamiento posterior intensivo (proceso de transferencia), ya que tiene que eliminar el metal usado después del proceso de fabricación y mover el grafeno fabricado a otra placa, como un sustrato de célula solar. En este proceso, la calidad se degrada rápidamente ya que es propenso a arrugas o grietas.
CVD (Chemical Vapour Deposition):es un método de fabricación de grafeno en el tablero de película metálica que sirve como catalizador. Fabrica el material expulsando gas llamado gas fuente en el tablero. Una vez hecho esto, hay que quitar el metal y transportar el grafeno a otra placa.
El equipo de investigación desarrolló una "nanohoja de carbono" en un proceso de dos pasos, que consiste en recubrir el sustrato con una solución plimérica y calentar. Considerando que el proceso existente consta de 8 pasos para fabricar grafeno, el nuevo método lo hace mucho más sencillo. Además, el nuevo método se puede utilizar directamente como célula solar sin ningún proceso adicional.
El equipo de investigación sintetizó un polímero con una estructura de escalera rígida, a saber, PIM-1 (Polímero de microporosidad intrínseca-1) para formar el 춘 a través del proceso simpole, que se reviste por centrifugación en los sustratos de cuartos de galón usando una solución PIM-1 con color verde claro y luego se trata térmicamente a 1, 200 ° C, conduciendo a un SNC transparente y conductor.
Una imagen de una nano hoja de carbono transparente de 15 mm. Crédito:KIST
La nanohoja de carbono se puede producir en masa en un proceso más simple y al mismo tiempo tiene una alta calidad, ya que el nuevo proceso evita los pasos que son propensos a la formación de defectos, como la eliminación del sustrato metálico o la transferencia de grafeno a otra placa. El producto final es tan eficaz como el grafeno.
El Dr. Han Ik Joh de KIST dijo:"Se espera que se aplique sin dificultad para la comercialización de materiales de carbono 2D transparentes y conductores, ya que este proceso se basa en el proceso continuo y de producción masiva de fibra de carbono".
