Development of graphene-metal film composite high-current carrying electrodes

石墨烯-金属膜复合高载流电极的研制

基本信息

  • 批准号:
    535816-2018
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.82万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Engage Grants Program
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2018-01-01 至 2019-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Cooledge Lighting products consist of light emitting diodes (LEDs) that are fabricated on flexible printed circuit boards (PCBs). The PCBs consist of copper (Cu) traces laminated to a polymeric substrate. Copper is used because it is straightforward to pattern using wet chemical etching and component attach is straightforward using well-established solder techniques. Disadvantages of Cu include relatively high cost, the requirement of non-environmentally friendly wet chemical etch processes and relatively high cost for prototyping and customized manufacturing. An alternate approach would be to print the conductors using an environmentally friendly process. To date, printed conductive inks have much less current-carrying capability than copper due to the 5x lower bulk conductivity of inks compared to bulk metal and the inability to print thick conductive electrodes. ****The proposed project investigates the fabrication and characterization of graphene-metal film composite materials. Graphene has many unique properties than exceed those of any other materials including having one million times current carrying capability than Cu, ultra-high room temperature electron mobility, and very high thermal conductivity of > 3000 WmK-1. The disadvantage of graphene is difficulty in preparing low-cost and high electronic quality material. Graphene-metal film composite materials will be fabricated in a class-1000 cleanroom, and characterized as a function of sheet resistance per thickness and maximum current carrying capability. The collaboration between Dr Adachi's team and Cooledge Lighting will lead to new knowledge and advanced manufacturing process techniques for preparing graphene-metal composite materials and result in training of two highly qualified personnel. The long-term goal is to demonstrate high current carrying capability using flexible graphene that can exceed that of the metal alone. The development of low-cost high current carrying electrodes has potential applications in the broader electronics industries. **
Cooledge Lighting 产品由制造在柔性印刷电路板 (PCB) 上的发光二极管 (LED) 组成。 PCB 由层压到聚合物基板上的铜 (Cu) 迹线组成。使用铜是因为使用湿化学蚀刻可以直接形成图案,并且使用成熟的焊接技术可以直接进行元件连接。铜的缺点包括成本相对较高、需要不环保的湿式化学蚀刻工艺以及原型制作和定制制造的成本相对较高。另一种方法是使用环保工艺印刷导体。迄今为止,印刷导电油墨的载流能力比铜低得多,因为与块状金属相比,油墨的整体电导率低 5 倍,并且无法印刷厚的导电电极。 ****拟议项目研究石墨烯-金属薄膜复合材料的制造和表征。石墨烯具有许多超越任何其他材料的独特性能,包括比铜具有一百万倍的载流能力、超高的室温电子迁移率以及> 3000 WmK-1的极高导热率。石墨烯的缺点是难以制备低成本、高电子质量的材料。石墨烯-金属薄膜复合材料将在 1000 级洁净室中制造,并表征为单位厚度的薄层电阻和最大载流能力的函数。 Adachi 博士的团队与 Cooledge Lighting 之间的合作将带来用于制备石墨烯-金属复合材料的新知识和先进制造工艺技术,并培训两名高素质人员。长期目标是展示使用柔性石墨烯的高载流能力,其可以超过单独的金属。低成本高载流电极的开发在更广泛的电子行业中具有潜在的应用。 **

项目成果

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