علوم و فناوری نساجی و پوشاک

علوم و فناوری نساجی و پوشاک

تولید فیلم‌های رسانای شفاف مبتنی بر گرافیت منبسط‌شده به روش انتقال مکانیکی روی زیرلایهPET

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی شیمی و پلیمر، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 گروه مهندسی شیمی و پلیمر، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران، مرکز پژوهشی فناوری نانو
3 گروه مهندسی مکانیک، واحد خمینی‌شهر، دانشگاه آزاد اسلامی، خمینی‌شهر، ایران
4 گروه مهندسی برق، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
10.22034/jtst.2026.602864.1582
چکیده
توسعه فیلم‌های رسانای شفاف انعطاف‌پذیر برای کاربردهای اپتوالکترونیکی، نیازمند موادی است که بتوانند هم‌زمان رسانایی الکتریکی، عبوردهی نوری و پایداری مکانیکی مناسبی داشته باشند. در این پژوهش، گرافیت منبسط‌شده (EG) برای تهیه فیلم رسانای شفاف انعطاف‌پذیر روی زیرلایه پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) به کار گرفته شد. گرافیت اولیه پس از میان‌نشانی اسیدی و انبساط حرارتی در دمای C °950 ، با استفاده از روش انتقال مکانیکی رفت‌وبرگشتی روی PET منتقل شد. فرایند انتقال با نیروی نرمال N 25 ، فرکانس Hz 2.5 و طول حرکت mm 100 انجام گرفت. تغییرات ساختاری و مورفولوژی نمونه‌ها در مراحل مختلف فرایند با استفاده از XRD، Raman، FTIR و FE-SEM/EDX بررسی شد. انبساط حرارتی موجب افزایش فاصله بین‌لایه‌ای گرافیت از 0.335 به nm 0.365 و افزایش نسبت ID/IG از 0.12 به 0.95 شد. فیلم EG-PET حاصل دارای مقاومت سطحی 500 Ω/sq و عبوردهی نوری 70% در طول موج 550 nm بود، در حالی که گرافیت اولیه مقاومت سطحی بیش از MΩ/sq 50 و عبوردهی نوری 35% داشت. فاکتور شایستگی اپتوالکتریکی هاک برای فیلم EG-PET برابر 5.65×10-5 Ω⁻¹ محاسبه شد. در آزمون خمش چرخه‌ای نیز پس از 1000 چرخه در شعاع mm 10 ، تغییر نسبی مقاومت فیلم کمتر از 4.5% بود. مقایسه گرافیت اولیه و EG نشان داد که انبساط حرارتی پیش از انتقال مکانیکی، شرایط مناسب‌تری را برای تشکیل یک شبکه کربنی رسانا و نسبتاً شفاف روی PET فراهم می‌کند. عملکرد به‌دست‌آمده، در کنار پایداری الکتریکی فیلم در برابر خمش، نشان می‌دهد که این روش می‌تواند برای تهیه فیلم‌های رسانای شفاف انعطاف‌پذیر مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Mechanical Transfer of Expanded Graphite for Fabrication of Transparent Conductive Films on PET

نویسندگان English

Niloofar Rafizadeh Zaeem 1
Ramin Khajavi 2
Davood Toghraie 3
Javad Olamaei 4
Davood Zaarei 1
1 Department of Polymer, Chemical Engineering and Textile Chemistery, ST.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Department of Chemical & Polymer Engineering, ST.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran Nanotechnology Research Center
3 Department of Mechanical Engineering, Kho.C., Islamic Azad University, Khomeinishahr, Iran
4 Department of Electrical Engineering, ST.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran.
چکیده English

The development of flexible transparent conductive films for optoelectronic applications requires materials capable of simultaneously providing adequate electrical conductivity, optical transmittance, and mechanical stability. In this study, expanded graphite (EG) was employed to fabricate a flexible transparent conductive film on a polyethylene terephthalate (PET) substrate using a rubbing mechanical transfer method. The pristine graphite was subjected to acid intercalation followed by thermal expansion at 950 °C and subsequently transferred onto PET. The transfer process was performed under a normal force of 25 N, a frequency of 2.5 Hz, and a stroke length of 100 mm. The structural and morphological changes in the samples at different stages of the process were investigated using X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), and field-emission scanning electron microscopy coupled with energy-dispersive X-ray spectroscopy (FE-SEM/EDX). Thermal expansion increased the interlayer spacing of graphite from 0.335 to 0.365 nm and increased the ID/IG ratio from 0.12 to 0.95. The resulting EG/PET film exhibited a sheet resistance of 500 Ω/sq and an optical transmittance of 70% at a wavelength of 550 nm, whereas pristine graphite exhibited a sheet resistance higher than 50 MΩ/sq and an optical transmittance of 35%. The Haacke figure of merit for the EG/PET film was calculated to be 5.65×10-5 Ω⁻¹. In the cyclic bending test, the film exhibited a relative resistance change of less than 4.5% after 1000 cycles at a bending radius of 10 mm. Comparison of pristine graphite and EG demonstrated that thermal expansion prior to mechanical transfer provides more favorable conditions for the formation of a conductive and relatively transparent carbon network on PET. The obtained performance, together with the electrical stability of the film under bending, indicates the potential of this approach for the fabrication of flexible transparent conductive films.

کلیدواژه‌ها English

transparent conductive film
expanded graphite
mechanical transfer
mechanical exfoliation
sheet resistance

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 18 مهر 1405

  • تاریخ دریافت 26 شهریور 1405
  • تاریخ بازنگری 17 مهر 1405
  • تاریخ پذیرش 18 مهر 1405