BRINGING GRAPHENE TO MARKET BRINGING GRAPHENE TO MARKET

A startup’s conductive graphene inks can be used to print RFID antennas

Thursday, August 06, 2009 | By Katherine Bourzac, MIT Technology Review

A startup company in Jessup, MD, hopes later this year to bring to market one of the first products based on the nanomaterial graphene. Vorbeck Materials is making conductive inks based on graphene that can be used to print RFID antennas and electrical contacts for flexible displays. The company, which is banking on the low cost of the graphene inks, has an agreement with the German chemical giant BASF and last month received $5.1 million in financing from private-investment firm Stoneham Partners.
Since it was first created in the lab in 2004, graphene has been hailed as a wonder material: the two-dimensional sheets of carbon atoms are the strongest material ever tested, and graphene’s electrical properties make it a potential replacement for silicon in faster computer chips. Synthesizing pristine graphene of the quality needed to make transistors, though, remains a painstaking process that, as yet, can’t be done on an industrial scale, though researchers areworking on this problem.
Vorbeck Materials is making what company scientific advisor Ilhan Aksay calls „defective“ graphene in large quantities. Though the electrical properties of the graphene aren’t good enough to support transistors, it’s still strong and conductive.
Vorbeck Materials licensed their method for making „crumpled“ graphene from Aksay, a professor of chemical engineering at Princeton University. Vorbeck Materials says the inks made with this crumpled graphene are conductive and cheap enough to compete with silver and carbon inks currently used in displays and RFID-tag antennas. (Another startup working on defective graphene, Graphene Energy of Austin, TX, is using a similar form of the material to make electrodes for ultracapacitors.)
Aksay’s method begins by oxidizing the graphite with acids, then separating it into atom-thin sheets. The expanded graphite is then rapidly heated, creating carbon dioxide gas that builds up pressure, forcing the graphene sheets apart. This process is common, says Aksay, but his research group developed monitoring methods to improve the yield and ensure that the graphene sheets completely separate. The sheets are then heated to remove the oxygen groups. „The conductivity nears that of pristine graphene, but the sheets are crumpled so they don’t stack together again,“ says Aksay. The resulting powder can be added to a solvent to make inks or added to polymers to make composites such as tough tire rubber.
Most conductive inks on the market are made out of silver particles. These inks can be printed using cheap techniques but the inks themselves are expensive. Silver is used instead of cheaper metals because it is less prone to oxidation. Silver inks are more conductive than Vorbeck’s graphene ink, says company president John Lettow, but also much more expensive. They also have to be heat-treated after they’re applied, which means they can’t be printed on polymers and other heat-sensitive materials. Graphene ink requires no heat treatment and is more conductive than other carbon-based alternatives to silver inks.
Potential applications for the inks, Lettow says, include antennas for cheap RFID tags printed on paper and electrical contacts for displays. Nick Colaneri, director of the Flexible Display Center at Arizona State University, says the inks‘ conductivity may limit their application in displays to low-resolution devices.
Vorbeck Materials is in talks with electronics manufacturers to develop inks to their specifications. Lettow says the company will begin selling graphene inks by the end of the year.

 

GEDANKEN ZUR ROLLE DER GESTALTUNG IN DER MEDIENINFORMATIK | WORKSHOP AUF DER MENSCH UND COMPUTER 2009 GEDANKEN ZUR ROLLE DER GESTALTUNG IN DER MEDIENINFORMATIK | WORKSHOP AUF DER MENSCH UND COMPUTER 2009

Jochen beteiligt sich am von Michael Herczeg (Institut für Multimediale und Interaktive Systeme, Universität zu Lübeck) organisierten Workshop »Medieninformatik in Forschung, Lehre und Praxis« auf der Konferenz Mensch und Computer 2009 in Berlin mit einem Diskussionspapier (Download PDF, 64 KB).

GEDANKEN ZUR ROLLE DER GESTALTUNG IN DER MEDIENINFORMATIK

Vorbemerkung
Die Zielsetzung und der Rahmen des Workshops machen eine Vorbemerkung insofern sinnvoll, als dass sowohl der Hintergrund des Autors, als auch der Charakter des Beitrags offensichtlich von den übrigen Teilnehmern und Beiträgen abweichen. Der Autor ist Designer, Mitinhaber eines Büros für Konzeption und Gestaltung interaktiver Systeme und kommt somit aus der »Praxis«. Eine gewisse Innensicht verschiedener universitärer und wissenschaftlicher Institutionen ist bekannt, aber eben nicht die einzige Perspektive. Zudem unterscheidet sich die Brille des Gestalters meist erheblich von der des Informatikers. Insofern wird nicht von spezifischen curricularen Ansätzen, Erfahrungen mit Lehrmodulen etc. berichtet – der Beitrag versucht vielmehr aus einer Außensicht Aspekte einer möglichen Rolle der Gestaltung im Feld der Medieninformatik zu skizzieren.

Zum Verhältnis von Design und Informatik
Als Status Quo ist vielerorts – in der Praxis, wie auch in der Forschung – eine Art »Clash of Cultures« zu erkennen, der von einem gegenseitigen Unverständnis von Ingenieuren, Informatikern und Designern zeugt.
So werden Designer oftmals bei der Entwicklung von Softwareprodukten, Interfaces oder interaktiven Systemen sehr spät in den Entwicklungsprozess einbezogen – meist, um das fast fertige Produkt noch ein bisschen »aufzuhübschen«. Dieses Manko zeigt sich meiner Beobachtung nach insbesondere auch in der hiesigen IT-Forschungslandschaft und es lassen sich nur sehr wenige Projekte finden, die konsequent die konzeptionellen und kommunikativen Potenziale eines professionellen Designs genutzt hätten. Ursache des Phänomens ist eine diffuse Rolle der Gestaltung und der potenzielle Nutzen für die Entwicklung digitaler Systeme und ihrer Benutzungsschnittstellen bleibt unklar.
Dies mag einerseits daran liegen, dass sich per se jedes mit einer Benutzungsschnittstelle versehene digitale System in der einen oder anderen Form manifestiert und »zeigt«, also auch ohne Zutun des Designers. Eine Internetseite, die aus reinem Inhalt besteht und also nicht explizit gestaltet wurde, wird vom Browser trotzdem dargestellt – die »Nicht-Gestaltung« folgt dabei dann den zugrunde liegenden Basis-Spezifikationen.

Wenn man das gern zitierte »form follows function« (Sullivan 1896) wörtlich nimmt, dann bedeutet dies in der Konsequenz, das derjenige, der die Technik definiert – Ingenieur und Informatiker – unmittelbar auch die sich daraus generierende Form schafft – der Designer wäre hier nicht mehr nötig. (Eine Problematik, die designintern im Rahmen der sog. »Funktionalismusdebatte« in den 1960er und 70er Jahren eingehend diskutiert wurde.)

Andere Ursachen des unklaren Bildes sind ein hausgemachtes Problem der gestalterischen Disziplinen, dazu gehören unter anderem
• ein Graben zwischen Theorie und Praxis – nach wie vor sind zu viele Designer unartikuliert und davon überzeugt, dass Ihre Arbeit nur aus Praxis = Handeln bestünde
• das daraus resultierende Geschmacksproblem – wenn Designer nicht über Ihre Arbeit sprechen können und streitbar sind, bleibt in der Konsequenz nur das Geschmacksurteil
• eine zersplitterte wissenschaftliche und universitäre Landschaft ohne Curricula und einheitliche Theorien
• daran gekoppelt fehlende wissenschaftliche Tradition und disziplinäre Fundierung, obwohl ein »Body of Knowledge« besteht
• das Zerfallen in die Domänen der Visuelle Kommunikation und Produktgestaltung mit sehr unterschiedlichen Ansätzen

Design in der Medieninformatik
Insbesondere der Bereich der Mensch-Maschine-Kommunikation stellt ein zentrales Feld der Medieninformatik dar. Konzeption und Gestaltung von multimodalen,  medial vermittelten Benutzungsschnittstellen sind wiederum ein eindeutiges Kompetenzfeld des Designs.
Dabei gilt es zu verstehen, dass sich Charakter und Rolle der Gestaltung im Bereich der interaktiven, digitalen Medien von einer tradierten Produktgestaltung unterscheiden und diese erweitern: In dem Maße, in dem Funktionalität im Rahmen von Software frei hinzugefügt oder weggenommen werden kann, fällt dem Designer insbesondere die neue Aufgabe zu, zu filtern und aus Sicht der verschiedenen Stakeholder zu entscheiden, welche Funktionen Sinn machen und welche nicht. Die Funktionalität ist damit nicht mehr das reine Hoheitsgebiet des Technikers.
Umgekehrt wurde bereits festgestellt, dass Benutzungsschnittstellen immer Form annehmen müssen und ein Nicht-Gestalten, frei nach Waclawicks Axiom »you cannot not communicate«, nicht möglich sei.
Insofern überschneiden sich also im Bereich HCI die Kompetenzfelder des Designers und des Informatikers. Insbesondere ein gemeinsames Verständnis der Rolle, des Selbstverständnisses, wie auch der Methoden der jeweils anderen Disziplin ist notwendig.
Wichtig scheint meines Erachtens in diesem Zusammenhang weiter die Erkenntnis, dass beide Disziplinen per se »kreativ«, pro-aktiv und zukunftsorientiert sind. Dies aus zweierlei Gründen: einerseits kann nur in einem engen Austausch beider disziplinärer Kompetenzen eine im jeweiligen Kontext optimale Lösung gefunden werden und hier nimmt auch der Techniker eine schöpferische Rolle ein. Zum anderen bedeutet es zu erkennen, dass tradierte Formen des Usability Testing nicht greifen – diese können nur das bereits Bestehende überprüfen und sind also retrospektiv. Ferner ist Gestaltung strikt kontextbezogen und erlaubt keine allgemeingültigen Schlüsse – ein induktives Vorgehen ist schlechterdings nicht möglich. Insofern sind Probleme mit den derzeit nach wie vor üblichen meist empirischen Verfahren zu erkennen und es müssen neue Ansätze und Methoden zur Beurteilung von Benutzungsoberflächen etabliert werden.
Dabei lösen sich die Kompetenzfelder nicht auf; dem Designer bleibt im Prozess die Rolle des »bildgebenden Verfahrens« als Kernkompetenz. Diese Rolle wird aus meiner Perspektive im Rahmen einer mit allgegenwärtigen Computern durchdrungenen Welt zudem immer wesentlicher – wie kann ein mit Informationstechnologien ausgestattetes Produkt, das potentiell alles sein und können kann, kommunizieren, was es dem Wesen nach sei und wie es funktioniert? Wie kann  digitale Funktion be-gerifbar werden?
Ein weiteres neues Feld ergibt sich im Bereich der Tangible und Ambient Interfaces, wo es neben der Interface-gestaltung um einen Ansatz geht, der auch die Produktgestaltung bzw. Architektur im Ansatz ganzheitlich zu integrieren und verschmelzen vermag.

Legt man die genannten Kriterien zur Rolle des Designs zugrunde, ergeben sich folgende Schlussfolgerungen:
  
Design und Lehre in der Medieninformatik
Lehransätze der Medieninformatik bedürfen insbesondere eines fundierten und grundlegenden Designverständnisses. Studierende müssen in die Lage versetzt werden zu bewerten, was Design leisten kann, sowie welche Rolle es bei der Entwicklung informationstechnischer Systeme einnehmen sollte. Die Kenntnis der entsprechenden Methoden und semantischer Theorien scheint mir hierbei zentraler, als dass die Studiengänge praktische Fähigkeiten vermittelten, die ohnehin nur rudimentär bleiben können.
Der Lehransatz kann also nicht sein, Designer ausbilden oder ihn gar ersetzen zu wollen – in der Fülle der erforderlichen fachlichen wie transdisziplinären Qualifikationen wäre dies kaum möglich. Wichtiger scheint es Gemeinsamkeiten, wie kulturelle Unterschiede deutlich zu machen und eine gemeinsame Sprache zu ermöglichen.

Design und Forschung in der Medieninformatik
Forschungsansätze in der Medieninformatik bedürfen einer professionellen Gestaltung, da Akzeptanz, Motivation, Benutzbarkeit etc. wesentlich davon abhängen, wie Menschen Medien und Technologien wahrnehmen, erfahren, mit ihnen umgehen… Insofern kann die fachliche Kompetenz des Designers einen wichtigen Beitrag zu erfolgreichen Forschungsansätzen liefern und sollte selbstverständlicher Teil der entsprechenden Projekt-Kultur werden.
Das Design kann hier seiner angestammten Aufgabe nachkommen, da es im Forschungskontext keine andere Rolle einnimmt, als in der alltäglichen wirtschaftlichen Praxis – den Umgang mit Zeichensystemen, sowie der Strukturierung und Übersetzung von Funktionen in Produkterfahrungen.

HOLOGRAPHISCHES DISPLAY PROJIZIERT FÜHLBARE 3D-BILDER HOLOGRAPHISCHES DISPLAY PROJIZIERT FÜHLBARE 3D-BILDER

Holographische Regentropfen, die man fühlen kann, versprechen Forscher der Universität Tokio mit ihrem „Airborne Ultrasound Tactile Display“. Es zeigt dreidimensionale Bilder im freien Raum, die auf der Haut spürbar sind.
Der Artikel ist zu finden unter: http://www.golem.de