Учитывая широчайшую область применения гибких электронных устройств на основе бумаги и их потенциально низкую стоимость, различные группы исследователей занимались разработкой технологий производства «бумажной» электроники. К таким технологиям можно отнести печать на бумаге электронных схем токопроводящими и полупроводниковыми чернилами на основе серебра и органических полупроводниковых материалов, внедрение внутрь бумаги крошечных радиоэлектронных компонентов и полупроводниковых чипов. А недавно исследователи разработали еще один достаточно «изящный метод», позволяющий выборочно преобразовать структуру самой бумаги в токопроводящие элементы из графита.
В отличие от большинства полимерных материалов, используемых для производства гибкой и эластичной электроники, новые бумажные схемы, как это ни странно звучало бы, способны без ущерба выдержать воздействие высоких температур, применяемых при производстве электронных устройств.
Используя обычный струйный принтер с картриджем, заполненным жидким катализатором на основе нитрата железа, исследователи из Института Макса Планка (Max Planck Institute), Германия, напечатали на обычной бумаге заранее подготовленный рисунок будущей электронной схемы. После печати эта бумага была нагрета до температуры в 800 градусов по шкале Цельсия, находясь в специальной защитной атмосфере, не содержащей кислорода, что не позволило этой бумаге обуглиться и банально сгореть. В местах, где был напечатан рисунок из катализатора, волокна целлюлозы превратились в чистый токопроводящий графит. Структура свей остальной части бумаги осталась без изменений.
Для того, чтобы доказать выборочную токопроводность «углеродистой бумажной печатной платы», исследователи обычным гальваническим методом нанесли на эту бумагу слой меди, как можно увидеть на втором рисунке, медью были покрыты только токопроводящие участки, состоящие из графита. Помимо этого, немецкие исследователи продемонстрировали, что таким образом можно создать трехмерные токопроводящие структуры, подвергнут описанному выше каталитическому процессу трехмерные фигуры, сделанные из бумаги.
Ученые сами еще не до самого конца понимают процессы, которые происходят при превращении волокон целлюлозы бумаги в чистейший токопроводящий графит, но им хорошо известно, что железные катализаторы широко используются в производстве углеродных нанотрубок и графена. Поэтому в своих дальнейших экспериментах ученые собираются подобрать состав катализатора и режим проведения каталитического процесса таким образом, чтобы волокна целлюлозы преобразовывались в углеродные нанотрубки или в графеновые пленки, в материалы, электрические и механические свойства которых во много раз превосходят свойства графита, прочность и гибкость которого оставляет желать лучшего.
