Tryckta grafenelektroder i högspänningsprodukter (avslutat)

Syfte och mål
Syftet med förstudien var att undersöka möjligheterna att använda tryckta grafenelektroder i högspänningsprodukter. Målet var att förbättra kontrollen av elektrisk belastning samt att effektivisera materialanvändningen.

Ledande tunna skikt är vanligt i många högspänningsprodukter. Målet var att skapa ledande skikt och blanda in grafen för att optimera ledningsförmågan. Tack vare att grafen flagor har en mycket liten diameter kan jämna elektrodkanter skapas. Det möjliggör en bättre kontroll av elektrisk belastning i apparaten, en nättare design som använder mindre material till en lägre kostnad.

Planerat upplägg och genomförande

Projektet utfördes av ABB som tillverkar högspänningsprodukter och RISE Acreo som är aktiva inom tryckteknik. Prover tillverkades på RISE Acreo i Norrköping och den elektriska utvärdering gjordes på ABB Corporate Research i Västerås.


Effekter och resultat

Studien har visat att tunna ledande skikt kan åstadkommas med tryckbara grafenkompositioner. Tryckresultatet varierar mycket, beroende av typen av bläck. Projektet har undersökt parametrar som påverkar jämnhet i kanter, tjocklek av ytor och ledningsförmågan.

Den önskade korrelation mellan kantform och elektrisk utvärdering kunde inte bli verifierad, men det fanns en korrelation mellan ytbehandling och elektrisk utvärdering. Den viktigaste insikten var att utbudet av kommersiellt grafenbläck som passar den tänkta tillämpningen är begränsat.

Den elektriska utvärderingen visar på ett nytt användningsområde för grafen; som material i komponenter som befinner sig i höga elektriska fält. Förstudien bör följas upp för att, baserat på resultaten, ytterligare förbättra egenskaperna hos elektroderna, innan tillämpning kan bli aktuell.

Abstract in english

Printed graphene electrodes in high voltage products (completed)

The preliminary study has examined the possibilities of using printed graphene electrodes in high voltage products. The aim was to improve the control of electrical load and to streamline the use of materials. Conducting thin layers are common in many high voltage products and the aim was to create conductive layers and add graphene to optimize conductivity. Due to the fact that the graphene flakes have a very small diameter, level electrode edges can be created. It allows for better control of electrical load in the device, a neat design that uses less material at a lower cost.

The project partners were ABB (a manufacturer of high voltage products) and RISE Acreo (active in printing technology). Samples were manufactured at RISE Acreo in Norrköping and the electrical evaluation took place at ABB Corporate Research in Västerås.

Effects and results
Thin conductive layers can be achieved with printable graphene compositions. The printing results vary greatly, depending on the type of ink. Parameters that affect edge smoothness, surface thickness and conductivity were examined. The desired correlation between edge shape and electrical evaluation could not be verified, but there was a correlation between coating and electrical evaluation. The most important insight was that the supply of commercial graphene ink that fits the intended application is limited. The electrical evaluation shows a new area of use of the graphene; as material in components located in high electrical fields. Based on the results, this preliminary study should be followed up, to further improve the properties of the electrodes before application can be applied.

Utlysning:
Förstudieprojekt samt Forsknings- och Innovationsprojekt 2015

Projektpartners: ABB AB, Acreo

Projektledare: Joachim Schiessling, ABB AB

E-mail: joachim.schiessling@se.abb.com

Bidrag: 499 200 kr

Projektets löptid: 2015-2016

Relaterade styrkeområden:

Med stöd från: