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石墨烯触摸屏技术应用的初步研究

浏览 174次 来源:【jake推荐】 作者:-=Jake=-    时间:2021-02-12 20:39:16
[摘要] 摸屏的制备流程、工作机理、性能及发展现状。轻更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。利用铜箔可以进行大面积石墨烯的制造。几类:(1)红外线技术触摸屏。(4)电容式触摸屏。电容式触摸屏。容,当手指触摸屏表面时,就会有一定量的电荷转移到人体。石墨烯触摸屏的性能及发展4.

应用石墨触摸屏技术探索完美世界【摘要】石墨烯以其高导电性,高韧性,高强度,高透明性和超大比表面积的优势成为新兴产业中的新兴材料。 。具有较高的技术含量。具有广阔的应用前景,可以大大提高原产品的优异性能。由石墨烯代替ITO制成的柔性触摸屏可以实现手机和平板电脑的完美结合,并将在消费电子领域带来划时代的变化。但是,触摸屏需要大面积的石墨烯,目前的大规模制备技术尚未成熟,且成本相对较高。分析了石墨烯的结构和性能,给出了石墨烯触摸屏的制备工艺,工作机理,性能和发展现状。我们期待着进一步的研究,以降低生产成本,提高生产效率并加快商业化进程。 [关键词]石墨烯;触摸屏; CVD; ITO;电阻型电容式发展状况1.简介人类对石墨烯的理解是一个发展和变化的过程。传统理论曾经错误地认为“石墨烯是一种假设结构,不能独立存在”。直到2004年,英国曼彻斯特大学的两位物理学家Andre Heim和Konstantin Novoselov在实验中成功地从石墨中分离出了石墨烯,并证明了石墨烯可以单独存在。假设结构。两人还因为这项杰出的研究成果而获得了2010年诺贝尔物理学奖。从那时起,石墨烯已成为公众关注的焦点,并已成为新材料家族中一颗耀眼的明珠。甚至有人预测石墨烯将成为“将改变21世纪的材料”。

近年来,许多科学研究者对石墨烯的应用进行了广泛而深入的研究。由石墨烯代替ITO制成的柔性触摸屏可以实现手机和平板电脑的完美统一,使人机交互更加人性化。在不久的将来,如果能够实现低成本的石墨烯批量生产,石墨烯触摸屏将以其优异的性能和适中的价格进入市场,并惠及数百万家庭,这将在消费电子领域带来划时代的变化。 2.石墨烯概述2. 1结构石墨烯是一种新型的二维纳米材料yobo官网 ,具有由碳原子组成的单层片状结构。它由碳原子和六方形状的sp2杂化轨道和一个蜂窝组成。晶格的平面薄膜看起来像一个由六边形网格组成的平面,如图1所示。2. 2力学性能石墨烯是最薄的迄今为止世界上已知的最坚硬的二维纳米材料。它比金刚石坚硬,强度比世界上最优质的钢材高数百倍。石墨烯因其完美的对称正六边形结构而非常稳定,并且各个碳原子之间的连接非常灵活,因此即使受到外力的影响,石墨烯也可以弯曲和变形以保持稳定性。 2. 3光学性质石墨烯几乎完全透明,仅吸收2. 3%的光。由于石墨烯本质上是透明且优异的导体,因此它适合于制造透明触摸屏,光面板,甚至太阳能电池。 2. 4导热性能石墨烯的导热系数高达5300 W / m?K,高于碳纳米管和金刚石的导热系数。

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2. 5电气性能石墨烯具有独特的线性电子能带结构,其导电电子为无质量的狄拉克费米子。石墨烯中的电子运动几乎没有阻力。电子迁移率超过15000 cm2 / V?s,高于碳纳米管或硅晶体。迄今为止,它是电阻率最小的材料。由于其极低的电阻率和极高的电子迁移率,人类渴望使用石墨烯来开发更轻,更薄,导电更快的新一代电子组件或晶体管。 2. 6表征制备的石墨烯的形态和质量通过透射电子显微镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)表征。 2. 6. 1透射电子显微镜(TEM)透射电子显微镜可以实现微域相位分析,图像分辨率高(0. 1〜0. 2nm),并且可以获得丰富的立体信息。与其他石墨烯表征方法相比,高分辨率透射电子显微镜表征是唯一可以直观计算石墨烯层数的方法。另外,层结构的连续性还可以决定石墨烯材料的质量。 2. 6. 2原子力显微镜(AFM)原子力显微镜是一种具有原子级高分辨率的表面观察仪器。当原子之间的距离减小到一定水平时,原子之间的力将迅速上升。因此,可以直接从微探针的力转换样品表面的高度,从而获得有关样品表面形貌的信息。

如果图片的颜色均匀,则制备的石墨烯的厚度非常均匀。如果存在褶皱,则可能是由于在石墨烯生长之后的冷却过程中,铜和石墨烯的热膨胀系数不同石墨烯手机触摸屏,并且当石墨烯从铜转移到基板时也可能引起褶皱。 3.石墨烯触摸屏的制备和工作原理3. 1石墨烯的制备和转移通常,制备的石墨烯粘附在金属表面上,因此不能很好地表征石墨烯和石墨烯在设备中的实际应用石墨烯也是一个障碍亚博电子竞技俱乐部 ,因此也有必要将石墨烯从金属转移到聚合物膜基材上。 3. 1. 1石墨烯制备方法概述石墨烯的生产需要复杂的制备技术。目前,世界上已经研究了五到六种石墨烯的制备方法,每种方法各有优缺点。微机械剥离法虽然可以制备出高质量的石墨烯,但存在制备成本高,产率低的固有缺点,不能满足工业化和大规模生产的要求。目前,这种方法只能在实验室中使用。小规模的准备;尽管氧化还原过程相对简单,但是大规模制备可能会造成废液污染,这违反了绿色发展的概念;尽管溶剂汽提法可以生产高质量的石墨烯,但收率也很低。溶剂尽管热法可以实现石墨烯的大规模制备,但电导率非常低;化学气相沉积(CVD)操作过程相对简单且易于实施。它使用含碳化合物作为碳源,并在高温下催化基材上的分解。石墨烯具有高结晶度,更易于转移到各种基材上。它最有可能实现低成本,高产量,大规模,可控制的层数以及大面积制备高质量的石墨烯。因此,该方法被广泛用于制备透明导电电极的石墨烯薄膜材料。

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[p] 3. 1. 2 CVD方法制备石墨烯。由于碳将在1000摄氏度下蒸发,并且碳在铜中的溶解度非常低,因此碳原子将在几厘米宽的铜箔上一一排列。同时,它具有在多晶铜机制中实现大晶体尺寸的能力。因此,可以使用铜箔来制造大面积的石墨烯。如图2所示,将一块铜箔卷在圆筒上,然后将其放在高温炉中。碳原子携带加热的氢原子和甲烷流,并沉淀在铜箔上,形成统一的单层,即石墨烯。首先将生长在铜箔上的石墨烯粘附到可热剥离的胶带(蓝色透明部分)上,然后化学溶解铜箔,最后通过加热将石墨烯转移到聚对苯二甲酸。在PET薄膜上。上述方法可能会在转移过程中损坏和污染石墨烯,因此让我们讨论另一种转移方法。如图3所示,制作了一个金属面夹心板,将石墨烯沉积在金属的两侧,而不是像以前那样仅沉积在一侧。将夹心板连接到一块玻璃上。剥离金属和石墨烯,然后将石墨烯直接留在玻璃上。这种方法大大提高了转移过程的效率。 3. 2石墨烯触摸屏的分类和工作原理3. 2. 1触摸屏的分类触摸屏是当前人机交互的最简单自然的方式,为多媒体带来了新的面貌。根据触摸屏的工作原理,它可以分为以下几类:([1)红外技术触摸屏。

这种触摸屏价格便宜,但其外框易碎,在曲面的情况下易于发生光干扰和变形。 (2)表面声波触摸屏。这种触摸屏清晰,不易损坏。适用于各种场合,但缺点是屏幕表面有水滴和灰尘, (3)电阻型触摸屏。这种类型的触摸屏容易划伤,使用寿命短;透光率低会增加功耗;响应速度慢;价格高。(3)电阻型触摸屏。 4)电容式触摸屏:该类型的触摸屏分为表面电容式和投射电容式,后者性能更好,但成本更高;石墨烯作为透明导电材料作为电极,是触摸屏的核心组件。目前开发的石墨烯触摸屏主要是电阻式触摸屏和电容式触摸屏3. 2. 2电阻式石墨烯触摸屏的原理如图4所示。在石墨烯上的适当位置打印。这些银电极将材料分为几个区域,该区域中的绝缘晶格规则排列。触摸屏由胶粘在PET膜上的上下两层石墨烯组成。当没有接触时,两层石墨烯被放置在下层的绝缘晶格阻挡,并且彼此不接触。当存在外部压力时,PET膜和石墨烯在压力下变形,因此在石墨烯的上层和下层接触后,电阻会因导电而变化。接触位置不同,设备边缘电极收集的电信号也不同,通过对电信号的分析,可以确定触摸屏上发生接触的位置。

(接第81页)(从顶部79 3. 2. 3)电容式触摸屏的原理电容式触摸技术的原理与电阻式相似,但使用电容值而不是电阻值作为确定触摸位置的计算量,如图5所示,表面电容式触摸屏使用上下电极作为电容器,当手指触摸屏幕表面时,一定量的电荷会转移到人体。为了恢复这些电荷损耗,请从屏幕的四个角补充电荷,该方向所补充的电荷量与接触点的距离成正比,因此可以从该位置计算出接触点的位置如图6所示,投射电容式触摸屏通过蚀刻将上电极和下电极细分为具有X轴交叉分布的电容矩阵。 ce触摸时,XY轴交点之间的电容值也会改变。因此,可以通过扫描X和Y轴来检测触摸位置的电容变化,然后可以计算出触摸点。4.石墨烯触摸屏的性能和开发4. 1传统材料:氧化铟锡( ITO)铟锡氧化物的主要特征是其导电性和光学透明性的结合,因此可用于制造触摸屏。薄膜。在沉积过程中,高浓度的载流子将增加材料的电导率,但会降低其透明度,这需要使用铟锡氧化物。作为稀土材料的铟易碎。 ,延展性差,易碎,有毒石墨烯手机触摸屏,难以回收,并且在制造电极的过程中需要将电极沉积在真空中,这具有许多致命的缺点和高成本。 4. 2新材料:石墨烯石墨烯触摸屏具有“与ITO相比”的诸多优势:“一低,一高,两班制”:(1)低成本。

石墨烯主要由碳,氢和氧等常见元素组成。就资源而言,几乎可以说是“取之不尽,用之不竭”,石墨烯的生产要比ITO便宜。 (2)高性能。石墨烯只有0. 34纳米厚,它仅吸收2. 3%的光,几乎可以完全透明,并具有高电导率。(3)更多的柔韧性。石墨烯具有良好的柔韧性,可以在一定程度上弯曲和折叠而不会对屏幕造成损坏。(4)更环保。石墨烯触摸屏合成对环境无害,所需资源更少,符合可持续发展的要求。发展,绿色发展的概念总之,石墨烯触摸屏具有更高的透光率,更低的功耗,更稳定的性能,并且更轻,更薄5.石墨烯触摸屏的发展面临的问题5. 1大面积大,质量高的制备方法目前,石墨烯的批量生产主要有两种方法:一种是使用化学气相沉积法在金属上以高单层速率生长大面积石墨烯薄膜材料。 表面;另一种是使天然石墨通过。通过物理或化学方法将其粉碎以形成石墨烯粉末yb官网 ,看起来很细的黑色粉末。为了实现石墨烯制备的产业化,前提是必须进行广泛而深入的研究,以实现低成本,大规模的石墨烯yb体育 ,高质量的生产。 5. 2石墨烯生产的快速有效转移和从铜箔中去除石墨烯通常是一个复杂的过程,每个过程都必须在无尘的环境中完成。如果能够建立一条生产线并找到更快更好的转移方法,那么生产效率就可以大大提高。

5. 3“ 3D石墨烯”-砷化镉尽管石墨烯具有突出的优势,但其独特的单层原子结构也为原料的批量生产和实际产品的制造带来了障碍。 2014年,牛津大学和斯坦福大学等科学家发现,就电气性能而言,砷化镉可被视为石墨烯的3D版本。构建复杂的硬件更加容易,准备和工作也很容易。当然,将来在某些应用领域中砷化镉是否可以代替石墨烯仍是未知的。我们必须学习和探索。 6.总结每一项新材料的创新和改进背后都充满着丰富的想象力和无尽的挑战。在探索和发展过程中,我们需要继续发展大规模,低成本,大面积,结构和性能可控的制备技术,努力为石墨烯应用开辟光明的未来,并继续在石墨烯应用。 href =“” target =“ _ blank”>完美的世界

老王
本文标签:石墨,触摸屏,石墨烯

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