通过多孔陶膜实现的溶液加工二维材料的超高通量交叉流过

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 纳米技术纳米技术
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.

背景情况:

• 印刷电子产品依赖于先进的材料,如二维 (2D) 材料,用于传感器和显示器等应用.
• 目前生产2D材料用于油墨的方法,如液相脱皮 (LPE) 随后离心,是缓慢的,劳动密集的,并阻碍了可扩展性.
• 使用聚合物交叉流过 (CFF) 膜的现有连续流方法受到低度和膜污染的限制,限制了生产吞吐量.

研究的目的:

• 开发一种完全基于流程的系统,用于制造,分离和集中电子级二维材料到可打印的油墨中.
• 通过使用强大的陶膜来克服当前CFF方法的吞吐量限制.
• 为了证明一种可持续且具有成本效益的替代方案,而不是传统的批量加工,用于2D油墨制造.

主要方法:

• 开发一个采用连续流动的整合脱皮到墨水系统.
• 使用多孔陶交叉流过 (CFF) 膜,以高效地分离和缩2D纳米薄膜.
• 直接将缩的复原酸制成可打印的油墨,经过电子级性能验证.

主要成果:

• 与聚合物膜相比,陶CFF膜可以实现10倍更高的纳米板度和流速,而不会影响分离效率.
• 开发的系统产生了可打印的油墨,其电子级性能与使用离心法制成的油墨相当或超过.
• 生命周期和技术经济分析显示,使用陶CFF显著降低了环境影响 (93-97%) 和生产成本 (93%).

结论:

• 采用陶CFF膜的集成流系统为生产电子级二维材料油墨提供了可扩展,环境可持续和经济高效的方法.
• 这种方法解决了传统批量分离和基于聚合物的连续流方法的关键局限性.
• 该技术为2D材料在印刷电子制造业的广泛采用铺平了道路.