20230302 Thứ năm
Các nhà nghiên cứu TUS đề xuất một cách tiếp cận đơn giản, rẻ tiền để chế tạo hệ thống dây nano carbon trên phim nhựa
Phương pháp được đề xuất tạo ra hệ thống dây điện để phát triển các thiết bị toàn carbon, bao gồm các cảm biến linh hoạt và các thiết bị lưu trữ và chuyển đổi năng lượng
Các nhà nghiên cứu từ Đại tỷ lệ kèo nhà cái Khoa tỷ lệ kèo nhà cái Tokyo ở Nhật Bản đã phát triển một phương pháp rẻ tiền để chế tạo các ống nano carbon đa thành (MWNTs) trên phim nhựa Phương pháp được đề xuất rất đơn giản, có thể được áp dụng trong điều kiện môi trường xung quanh, sử dụng lại MWNT và tạo ra các dây có thể điều chỉnh linh hoạt mà không cần các bước bổ sung Nó loại bỏ một số nhược điểm của các phương pháp chế tạo hiện tại, làm cho nó hữu ích cho việc sản xuất hệ thống dây carbon quy mô lớn cho các thiết bị toàn carbon linh hoạt
|
ống nano carbon (CNT) là các cấu trúc giống như ống hình trụ làm từ các nguyên tử carbon hiển thị các tính chất vật lý rất mong muốn như cường độ cao, trọng lượng thấp và độ dẫn điện và nhiệt tuyệt vời Điều này làm cho chúng các vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng khác nhau, bao gồm vật liệu gia cố, thiết bị lưu trữ và chuyển đổi năng lượng và thiết bị điện tử Mặc dù có tiềm năng to lớn như vậy, tuy nhiên, đã có những thách thức trong việc thương mại hóa các CNT, chẳng hạn như các chất nền được kết hợp của chúng để chế tạo các thiết bị dựa trên CNT linh hoạt Phương pháp chế tạo truyền thống đòi hỏi các môi trường được kiểm soát cẩn thận như nhiệt độ cao và phòng sạch sẽ Hơn nữa, họ yêu cầu chuyển lặp lại để tạo CNT với các giá trị điện trở khác nhau
Các phương pháp trực tiếp hơn như chuyển chuyển tiếp do laser (thang máy) và phản ứng tổng hợp nhiệt (TF) đã được phát triển như các lựa chọn thay thế Trong phương pháp nâng, một tia laser được sử dụng để chuyển trực tiếp các CNT vào chất nền, trong khi trong TF, CNT được trộn với các polyme sau đó được loại bỏ chọn lọc bằng laser để tạo thành dây CNT với các giá trị điện trở khác nhau Tuy nhiên, cả hai phương pháp này đều tốn kém và có vấn đề độc đáo Lift yêu cầu các laser xung đắt tiền và chuẩn bị CNT với các giá trị kháng cụ thể, trong khi TF sử dụng một lượng lớn CNT không được sử dụng và đi lãng phí
Nhằm mục đích phát triển một cách tiếp cận đơn giản và rẻ tiền hơn, Phó Giáo sư Tiến sĩ Takashi Ikuno cùng với các cộng tác viên của mình, ông Hiroaki Komatsu, ông Yosuke Sugita và ông Takahi phim trong điều kiện môi trường xung quanh (nhiệt độ phòng và áp suất khí quyển) bằng cách sử dụng laser chi phí thấp
Đột phá,Được xuất bản trên tạp chíBáo cáo khoa tỷ lệ kèo nhà cáiVào ngày 08 tháng 2 năm 2023, liên quan đến việc phủ một màng polypropylen (PP) với màng MWNT dày khoảng 10 μm và sau đó đưa nó vào laser UV MW Kết quả là một hệ thống dây dẫn điện được làm từ sự kết hợp của mWnt và trang
"Quá trình này cho phép 'bản vẽ' dễ dàng của các thiết bị dây và linh hoạt cho các cảm biến có thể đeo mà không cần các quy trình phức tạp"Điểm nổi bật của Tiến sĩ Ikuno
Các nhà nghiên cứu cho rằng sự hình thành các dây này là sự khác biệt về độ dẫn nhiệt giữa màng MWNT và màng PP Khi màng MWNT/PP tiếp xúc với laser, độ dẫn nhiệt cao của lớp MWNT làm cho nhiệt lan rộng dọc theo chiều dài của dây, dẫn đến nhiệt độ cao ở giao diện MWNT-PP và nhiệt độ thấp hơn ở nơi khác trong màng PP Ngay bên dưới laser, nơi nhiệt độ cao nhất, PP khuếch tán vào màng MWNT để tạo thành một hỗn hợp PP/MWNT dày, trong khi lớp PP/MWNT mỏng được hình thành ở các cạnh của laser nơi nhiệt độ tương đối thấp
Phương pháp đề xuất cũng cho phép chế tạo các dây carbon với các giá trị điện trở khác nhau trong cùng một quy trình (không chuyển lặp lại) bằng cách thay đổi các điều kiện chiếu xạ, do đó loại bỏ sự cần thiết phải có các bước bổ sung Phơi nhiễm màng PP/MWNT với năng lượng laser cao, đạt được bằng tốc độ quét thấp, số lượng phơi nhiễm laser cao hoặc sử dụng laser công suất cao, tạo ra dây dày hơn với nồng độ MWNT cao hơn Do đó, điện trở thấp hơn của MWNT và dây dày hơn làm giảm điện trở trên một đơn vị chiều dài của dây (điện trở tỷ lệ thuận với tỷ lệ giữa điện trở và độ dày của dây)
Bằng cách kiểm soát chính xác sự phơi nhiễm của màng MWNT/PP với ánh sáng laser, các nhà nghiên cứu đã chế tạo thành công các dây MWNT với một phạm vi rộng của các giá trị điện trở, từ 0,789 kΩ/cm đến 114 kΩ/cm Hơn nữa, các dây này rất linh hoạt và duy trì điện trở của chúng ngay cả khi bị uốn cong liên tục
Ngoài ra, phương pháp đã giải quyết một trong các vấn đề cấp bách với các kỹ thuật hiện tại, cụ thể là không có khả năng của các kỹ thuật nâng và TF để tái sử dụng CNT không được sử dụng trong quá trình chế tạo Trong phương pháp được đề xuất, các MWNT không được tích hợp vào màng PP trong quá trình chiếu xạ laser có thể được phục hồi và tái sử dụng, cho phép tạo ra các dây MWNT mới mà không thay đổi giá trị kháng thuốc
6078_6341
"Chúng tôi hy vọng chi phí quá trình sẽ giảm đáng kể so với phương pháp thông thường Điều này, đến lượt nó, sẽ góp phần thực hiện các cảm biến linh hoạt chi phí thấp được dự kiến sẽ có các ứng dụng rộng với số lượng lớn"Kết luận Tiến sĩ Ikuno
tham chiếu
| Tiêu đề của giấy gốc | : | Sự hình thành trực tiếp dây ống nano carbon với điện trở được kiểm soát trên màng nhựa |
| Tạp chí | : | Báo cáo khoa tỷ lệ kèo nhà cái |
| doi | : | 101038/s41598-023-29578-w |
Về Đại tỷ lệ kèo nhà cái Khoa tỷ lệ kèo nhà cái Tokyo
tỷ lệ kèo góc nhà cái góc nhà cái góc nhà cái Đại tỷ lệ kèo nhà cái(TUS) là một trường đại tỷ lệ kèo nhà cái nổi tiếng và được kính trọng, và là trường đại tỷ lệ kèo nhà cái nghiên cứu tư nhân chuyên khoa khoa tỷ lệ kèo nhà cái lớn nhất ở Nhật Bản, với bốn cơ sở ở trung tâm Tokyo và vùng ngoại ô của nó và ở Hokkaido Được thành lập vào năm 1881, trường đại tỷ lệ kèo nhà cái đã liên tục đóng góp cho sự phát triển của Nhật Bản trong khoa tỷ lệ kèo nhà cái thông qua việc khắc sâu tình yêu đối với khoa tỷ lệ kèo nhà cái trong các nhà nghiên cứu, kỹ thuật viên và nhà giáo dục
Với sứ mệnh "tạo ra khoa tỷ lệ kèo nhà cái và công nghệ cho sự phát triển hài hòa của thiên nhiên, con người và xã hội", TUS đã thực hiện một loạt các nghiên cứu từ khoa tỷ lệ kèo nhà cái cơ bản đến ứng dụng TUS đã chấp nhận một cách tiếp cận đa ngành để nghiên cứu và thực hiện nghiên cứu chuyên sâu trong một số lĩnh vực quan trọng nhất hiện nay TUS là một công đức nơi tốt nhất trong khoa tỷ lệ kèo nhà cái được công nhận và chăm sóc Đây là trường đại tỷ lệ kèo nhà cái tư duy nhất ở Nhật Bản đã sản xuất một người chiến thắng giải thưởng Nobel và là trường đại tỷ lệ kèo nhà cái tư duy nhất ở châu Á sản xuất những người chiến thắng giải thưởng Nobel trong lĩnh vực Khoa tỷ lệ kèo nhà cái Tự nhiên
Giới thiệu về Phó Giáo sư Takashi Ikuno
Từ Đại tỷ lệ kèo nhà cái Khoa tỷ lệ kèo nhà cái Tokyo
Takashi Ikuno nhận bằng tiến sĩ của mình bằng cấp của Đại tỷ lệ kèo nhà cái Osaka, trong đó ông làm việc tại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley và UC Berkeley, Hoa Kỳ với tư cách là nhà nghiên cứu sau tiến sĩ và sau đó tại Toyota Central R & D Labs làm nhà nghiên cứu cao cấp Ông hiện đang làm phó giáo sư tại Khoa Điện tử ứng dụng tại Đại tỷ lệ kèo nhà cái Khoa tỷ lệ kèo nhà cái Tokyo (TUS), Nhật Bản Sở thích nghiên cứu của ông bao gồm phát triển các thiết bị điện tử với vật liệu nano nanocarbon và chiều thấp Anh ta có thể đạt được tại Tikuno (tại Sign) rstusacjp
Thông tin tài trợ
Công trình này được hỗ trợ một phần bởi tài trợ cho nghiên cứu khoa tỷ lệ kèo nhà cái (C) (22K04880) từ Hiệp hội Xây dựng Khoa tỷ lệ kèo nhà cái Nhật Bản, MEXT và "Cơ sở hạ tầng nghiên cứu tiên tiến cho Vật liệu và Công nghệ nano ở Nhật Bản (ARIM)" Số đề xuất JPMXP1222NM0102
