Ceylon Graphite Corp. kondigt aan dat Ceylon grafiet nieuwe records heeft behaald op het gebied van concentratie en geleidbaarheid bij de productie van een aanpasbaar detectieplatform voor chemische detectie. Het onderzoek, dat gepubliceerd werd in het "Nanoscale" Journal van de Royal Society of Chemistry, werd uitgevoerd door partners van de Molecular Sciences Research Hub van het Imperial College in Londen en omvatte specifiek Ceylons adergrafiet voor de productie van een verspuitbare grafeeninkt met lage oppervlaktespanning, die de sleutel was tot de functionaliteit van de sensor.

Een samenvatting van de testresultaten, afgerond in januari 2023, wordt uitgelicht: Ceylon-grafiet werd gebruikt om grafeen/polyvinylpyrrolidone-inkten met een hoge concentratie te maken, met recordbrekende concentraties tot 3,2 mg mL-1. Raman spectroscopie werd gebruikt om grafeenvlokken van hoge kwaliteit aan te tonen die via vloeistoffase exfoliatie waren geproduceerd. Het op Ceylon gebaseerde grafeenapparaat werd met succes gebruikt om pH binnen het bereik van pH 3 - 11 te detecteren. Deze resultaten tonen het potentieel aan van grafiet van hoge kwaliteit voor de volgende generatie nanogebaseerde diagnostiek voor biologische en chemische detectie.

Resultaten in Samenvatting: Formulering van grafeeninkt: Grafeeninkten hebben zich ontpopt als een nieuw revolutionair element voor hoogwaardige geprinte, flexibele en draagbare elektronica. Van de verschillende methoden die beschikbaar zijn om grafeeninkt te bereiden, is gekozen voor sonicatie-ondersteunde vloeibare-fase-exfoliatie (LPE) vanwege de eenvoud en compatibiliteit met oplosmiddelen met een laag kookpunt. Bij dit proces wordt grafiet (in poeder of vlokken) en oplosmiddelen met een laag kookpunt, zoals 2-propanol (IPA), samen met kleine hoeveelheden (20 mg) polymeerstabilisator gebruikt, wat resulteert in een grafeeninkt met de gewenste eigenschappen voor gedrukte elektronica en een aanzienlijk langere houdbaarheid van de inkt.

IPA werd gekozen als oplosmiddel voor de grafeeninkt omdat het een kookpunt van 82°C en een indrukwekkend lage oppervlaktedruk van slechts 20,34 mN m-1 heeft, waardoor het voldoet aan de criteria voor een schaalbare spray-coating en inkjetprinten van de geoptimaliseerde inkt. Het sonicatieproces duurt 9 uur en zorgt voor een grondige exfoliatie van de grafietvlokken. Daarna wordt er gecentrifugeerd bij 2.000 - 13.000 g om de inkt verder te verfijnen en resterende niet-geexfolieerde vlokken effectief te verwijderen.

Het optische absorptiespectrum (OAS) van de grafeeninkt vertoont het karakteristieke profiel dat geassocieerd wordt met het profiel dat geassocieerd wordt met de potentie van grafeenvlokken. Het optische absorptiespectrum (OAS) van de grafeeninkt, zoals weergegeven in afbeelding 1a, vertoont het kenmerkende profiel dat geassocieerd wordt met grafeeninkten, een vlak absorptiepatroon in het zichtbare spectrum en een duidelijke piek in het UV-gebied, wat bevestigt dat de inkt voornamelijk bestaat uit grafeenvlokken van hoge kwaliteit. De concentratie grafeenvlokken in de inkt wordt geschat op ~ 1 mg mL-1 bij centrifugeren bij 13.000 g en zelfs 3,2 mg mL-1 bij centrifugeren bij 2.300 g. Deze concentratie overtreft de concentraties die in de literatuur worden vermeld voor grafeeninkten gestabiliseerd door polyvinylpyrrolidon (PVP) met een orde van grootte, wat de uitzonderlijke kwaliteit en het potentieel van deze formulering onderstreept.

Toepassing: Een grafeen-veldeffecttransistor als schaalbare en goedkope biosensor met hoge prestaties. Het EG-GFET kanaal wordt gevormd met behulp van een automatisch spray-coating proces, waardoor een consistente en schaalbare afzetting van de grafeeninkt op de PCB teststrip wordt gegarandeerd. De grafeeninkt vertoont uitstekende bevochtigingseigenschappen die bijdragen aan de uniformiteit van de film.

Aangezien de afzonderlijke inktdruppels samensmelten tot een dunne film voordat ze verdampen, speelt dit bevochtigingsgedrag een essentiële rol bij het bereiken van uniformiteit. Hoewel de toevoeging van PVP-stabilisator de concentratie en stabiliteit van de inkt verbetert, is het belangrijk om op te merken dat PVP bekend staat om zijn isolerende eigenschappen, die de elektrische geleiding van dunne films van nanogestructureerd grafeen nadelig beïnvloeden. Er is echter een oplossing gevonden door gebruik te maken van een IPL-bron (intens gepulseerd licht met xenon), die het PVP-polymeer effectief afbreekt zonder het PCB-substraat bloot te stellen aan temperaturen boven de ontbindingsdrempel.

Deze methode blijkt het meest geschikt te zijn voor deze specifieke toepassing. De grafeeninkt met spraycoating bereikte een kanaalweerstand van ongeveer 100 O na IPL-gloeien, die geschikt is voor flexibele en plastic elektronica en momenteel in de industrie wordt gebruikt.