ایجاد لایه گرافنی روی میکروساختارهای سه بعدی

یک تیم تحقیقاتی موفق به ایجاد پوشش گرافنی روی میکروساختارها شده است. این گروه از روش اسپری برای این کار استفاده کرده است.

یک تیم تحقیقاتی موفق به ایجاد پوشش گرافنی روی میکروساختارها شده است. این
گروه از روش اسپری برای این کار استفاده کرده است.

گرافن دارای خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به‌فردی است برای مثال مقاومت
الکتریکی ذاتی بسیار پایین، مساحت سطحی بالا، خواص مکانیکی عالی و سینتیک
الکترود سریع از ویژگی‌های جالب این ماده است. با این حال بزرگترین چالش
موجود بر سر راه استفاده از این ماده در محصولات مختلف، ترکیب کردن گرافن
با ادوات میلی و میکرومقیاس است.

 
این تیم تحقیقاتی که از دانشگاه بین المللی فلوریدا است، روشی ارائه کرده که با
استفاده از آن می‌توان گرافن را در آرایه‌های میکروساختار کربنی سه بعدی قرار داد
به‌طوری که یکنواختی گرافن مناسب بوده و فرآیند قابل کنترل است. برای بهره‌گیری از
مزایای مختلف این ماده نظیر مساحت سطحی بالا و همچنین افزایش عملکرد ساختارهای
میکرو الکترونیکی سه بعدی، روش جدیدی جهت پوشش دهی میکروساختارهای سه بعدی پیچیده
با گرافن ارائه شده است. در حال حاضر روش‌های متعددی برای این کار استفاده می‌شود
روش‌هایی نظیر رسوب لایه اتمی، رسوب‌دهی الکتریکی، رسوب‌دهی الکتروفرتیک و پوشش‌دهی
اسپین اصلاح شده که همه این روش‌ها مشکلاتی دارند از جمله بهره پایین فرآیند و نیاز
به زیرلایه رسانا که موجب محدود شدن دامنه استفاده از این روش‌ها می‌گردد.

هدف از این پروژه استفاده از روش رسوب اسپری برای ایجاد پوشش گرافن یکنواخت و یک
شکل روی میکروساختاری سه بعدی با نسبت ابعاد بالا است. این روش باید محصولی با
ضخامت دقیق ارائه کرده و مورفولوژی آن قابل کنترل باشد. این گروه تحقیقاتی موفق شده
است پوشش گرافنی روی ساختار سه بعدی پیچیده اعمال کند. نتایج این تحقیق در مقاله‌ای
تحت عنوان Three-Dimensional Graphene Nanosheets Encrusted Carbon Micropillar
Arrays for Electrochemical Sensing
در نشریه Nanoscale به چاپ رسیده است.

روش پوشش‌دهی با اسپری اولین بار توسط هارولد رانسبورگ در دهه ۱۹۴۰ ارائه شد که از
آن برای رنگ‌آمیزی خودروها استفاده شد. در این روش ماده اولیه به‌صورت محلول تهیه
شده و سپس به شکل اتمیزه مستقیما روی زیرلایه داغ اسپری می‌شود، این در حالی است که
بین سطح و نوک اسپری پتانسیل الکتریکی اعمال می‌شود. از آنجایی که ذرات به‌شدت
باردار هستند بنابراین بدون منعقد شدن روی سطح قرار می‌گیرند. از این روش برای
اعمال پوشش از نانولوله‌های کربنی و نانوکره‌ها روی مواد اکسید فلزی استفاده شده
است.

برای ایجاد پوشش گرافنی روی آرایه‌های میکروساختاری، محققان سیستم شناسایی
پروکسیدهیدروژن را به‌عنوان تست مورد استفاده قرار دادند زیرا این سیستم در
آنالیزهای کلینیکی اهمیت زیادی دارد.