Eco-friendly and cytocompatible graphene composite based on water-soluble biopolymers for modern printed electronics and beyond
Rosnące zapotrzebowanie na zrównoważoną elektronikę wynika z potrzeby ułatwienia gospodarki odpadami elektronicznymi, ograniczenia stosowania toksycznych materiałów oraz minimalizacji wpływu na środowisko, a także z chęci rozwoju nowych zastosowań technologicznych. W niniejszym badaniu zbadano sześć biopolimerów — alginian sodu (SA), karboksymetylocelulozę (CMC), hydroksyetylocelulozę (HEC), metylocelulozę (MC), chitosan rozpuszczalny w wodzie pochodzenia morskiego (CS) oraz chitosan rozpuszczalny w wodzie pochodzenia grzybowego (CF) — jako matryce polimerowe do opracowania zrównoważonych, wysoko przewodzących i cytokompatybilnych kompozytów na bazie grafenu przeznaczonych do sitodruku. Przeprowadziliśmy też optymalizację dyspersji grafenu w badanych roztworach wodnych przy użyciu surfaktantu SDS oraz dwóch różnych metod sonikacji, co miało na celu poprawę drukowalności, pokrycia powierzchni i przewodności elektrycznej warstwy. Testy reologiczne i analiza napięcia powierzchniowego posłużyły do scharakteryzowania kompozytów, które dedykowane były do druku na podłożach papierowych, aby uzyskać w pełni biodegradowalne struktury. Testy elektryczne, analiza SEM oraz mikroskopowa wykazały, że sonikacja sondą ultradźwiękową jest bardziej skuteczna w rozbijaniu aglomeratów grafenu. Warstwy oparte na CMC wykazały się najniższą rezystancją powierzchniową (58 Ω/□). Testy przyspieszonego starzenia wykazały niewielkie zmiany rezystancji, wskazując na okres trwałości naszych warstw wynoszący około 1 rok. Testy cytotoksyczności wykazały potencjalną możliwość zastosowania tych kompozytów w urządzeniach medycznych mających kontakt ze skórą człowieka. Uzyskane wyniki podkreślają obiecujący potencjał naturalnych biopolimerów jako zrównoważonych matryc polimerowych w opracowywaniu biodegradowalnej elektroniki, przyczyniając się jednocześnie do ograniczenia negatywnego wpływu na środowisko.
Artykuł:
Sustainable Materials and Technologies
Autorzy z PW:
Aleksandra Anna Kądziela, Katarzyna Wójkowska, Arkadiusz Jeznach, Daniel Janczak, Małgorzata Jakubowska, Monika Staniszewska, Sandra Katarzyna Lepak-Kuc
Dyscyplina:
Rok wydania: