I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   1 9 ,   N o .   2 A ugus t   20 20 ,   pp .   680~ 685   IS S N :   25 02 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 19 .i 2 . pp 680 - 685             680       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   C h a r a c t e r i z a t i o n   o f   d r o p - c a st e d   g r a p h e n e / c e l l u l o se  t h i n   f i l m   o n   p r i n t i n g   p a p e r   su b st r a t e       A m i r u l   H ad i   A z m i ,   S h ah ar i n   F ad z l i   A b d   R ah m an ,   M as t u r S h afi n az   Zai n a l   A b i d i n   S c h o o l   of   E l e c t ri c a l   E ngi n e e ri n g ,   F a c ul t y   of   E n gi n e e ri n g ,   U ni v e r s i t i   T e k n o l o gi   M a l a y s i a ,   M a l a y s i a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e J a n   5,   20 20   R e v i s e F e b   1 3,   202 0   A c c e pt e M a r   9,   2020       P a pe r   e l e c t r o ni c s   i s   a e m e r g i ng   t e c hno l o gy   t o   i m pl e m e nt   f l e xi b l e   a n w e a r a bl e   e l e c t r o ni c s   d e v i c e s   v i a   i n p r i nt i ng   pr o c e s s .   T h i s   pa pe r   e v a l u a t e s   t he   f e a s i bi l i t y   of   us i ng   c o n v e nt i o na l   p r i n t i ng   pa pe r   f o r   c o a t i ng   pr o c e s s   w i t h   g r a phe n e / c e l l u l o s e   i n k.   di f f e r e n t   t y pe s   of   r e g ul a r l y   us e c onv e nt i o na l   pr i nt i ng   pa pe r s   w e r e   us e d   a s   s u bs t r a t e s   i t h i s   w o r k.   T he   c o nduc t i v e   g r a phe n e   i nk  w a s   pr e pa r e t h r o ug e xf o l i a t i o o f   g r a phi t e   i n   c e l l u l o s e   s o l ut i o n.   T h e   pa pe r   s u bs t r a t e s   s ur f a c e   m o r pho l o gy   a nd  s he e t   r e s i s t a nc e   o f   t he   dr o p - c a s t e d   c o nduc t i v e   i n o e a c p a pe r   w e r e   a n a l y z e a nd  di s c us s e d .   G l o s s y   pa pe r   w a s   f o und  t o   be   s ui t a bl e   pa pe r   s ub s t r a t e   f o r   t he   pr i nt i ng   of   t he   f o r m ul a t e i nk  du e   t o   i t s   l o w   s ur f a c e   r o ug hne s s   o f   16  nm .   T he   v a l u e   o f   s he e t   r e s i s t a nc e   o f   t he   g r a phe ne / c e l l ul o s e   t h i f i l m   c a be   l o w e r e t o   4. 11  / s by   a ppl y i ng   m ul t i p l e   dr o ps .   T hi s   w o r k   s ug g e s t s   t ha t   c o nv e nt i o na l   p r i nt i ng   pa pe r   m a y   of f e r   s o l ut i o f o r   h i g hl y   s c a l a b l e   a nd   l o w - c o s t   pa p e r   e l e c t r o ni c s .   Ke y w or ds :   Co n duc t i v e   i n k   G ra p h e n e   M i c r o c r y s t a l l i n e   c e l l u l o s e   P a pe e l e c t r o n i c s   C opy r i gh t   ©   2020   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   S ha h a ri n   F a d z l i   A b R a h m a n,   S c h o o l   of   E l e c t ri c a l   E ngi n e e ri n g ,   F a c ul t y   of   E n g i n e e ri n g,   U n i v e r s i t i   T e kn o l o gi   M a l a y s i a ,   M a l a y s i a .   E m a i l :   s ha ha r i n f a d z l i @ u t m . m y       1.   I N TR O D U C TI O N     P a pe r   e l e c t r o n i c   i s   r e ga r de a s   a n   i nn o v a t i v e   a ppr o a c h   f o r   t h e   i m p l e m e n t a t i o n   o f l e xi b l e ,   w e a ra b l e   a n di s po s a b l e   e l e c t r o n i c   de v i c e s .   In   c o m pa r i s o n   w i t o t h e r   f l e xi b l e   s ub s t r a t e s   s uc h   a s   po l y i m i de ,   po l y e t h y l e n e   t e r e p h t ha l a t e   (P E T )   a nd  po l y e t h y l e n e   na p h t ha l e n e   (P E N ) ,   p a pe s ub s t ra t e   i s   i n e xpe n s i v e ,     b i o - de gr a d a b l e ,   a nd  r e n e w a b l e .   F ur t h e rm o r e ,   t h e   e n v i r o n m e n t a l   f r i e n dl y   pa pe s ub s t ra t e   c a b e   f a b r i c a t e d   f r o m   a g ri c ul t u ra l   w a s t e s   a n d   r e s i due s .   I r e c e n t   y e a r s ,   t he   po s s i b i l i t y   of   us i n g   pa pe a s   a   s ub s t r a t e   f o r   e l e c t r o n i c s   a p pl i c a t i o n   ha s   r e c e i ve a   g r e a t   de a l   o f   a t t e n t i o n   m a i nl y   due   t o   t h e   pa pe r ‟s   f l e xi b i l i t y ,   l o w   c o s t ,   a n i t s   l o ng  hi s t o r y   a s   a   m a t e ri a l   t h a t   pe o pl e   a r e   f a m i l i a w i t h   [1 - 4] .   T h e   l ow - c o s t   a n r e c y c l a b l e   pa pe r   s ub s t r a t e s   ha v e   be e n   c o n s i de r e f o r   v a r i o us   n o v e l   a n d   v a l ue - a dde p ri n t e d   e l e c t r o ni c   a pp l i c a t i o n s   [5 - 9]   T h e   de m o n s t ra t e a ppl i c a t i o n s   i n c l ude   t ra n s i s t o r   [10 - 11] ,   s upe r c a pa c i t o r s   [12 - 13] ,   s e n s o r s   [14 ] ,   a c t ua t o r s   [15] b i o m e di c a l   de v i c e s   [16 - 17] ,   f o l da b l e   t h e rm o c hr o m i c s   d i s pl a y s   [18]   a n p h o t o vo l t a i c   de v i c e s   [19 - 20]   P a pe r   s ub s t r a t e   a nd  c o n duc t i v e   i nk  a r e   t w o   i m po r t a nt   m a t e r i a l s   i n   t h e   f a b r i c a t i o n   p r o c e s s   of   t h e   pri n t e p a pe r   e l e c t r o n i c s .   D i f f e r e n t   t y pe   of   pa pe r   w i l l   ha v e   di f fe r e n t   de g r e e   of   s ur f a c e   r o ughn e s s ,   po r o s i t y ,   a n w e t t a b i l i t y .   In   ge n e ra l ,   pa pe r   w i t h   l o w   s ur f a c e   r o ughn e s s   i s   f a v o r a b l e   a s   i t   c a n   f a c i l i t a t e   t h e   de po s i t i o n   of  hi g h   q ua l i t y   c o n duc t i v e   a n d   s e m i c o n duc t i n t h i f i l m .   T h e   w e t t a b i l i t y   a n d   s u r f a c e   e n e r gy   of   t h e   p a pe s ub s t r a t e   a l s o   n e e t o   b e   t a ke n   i nt o   a c c o un t   t o   e n s u r e   t h e   de s i g n e pa t t e rn   i s   p r o pe rl y   pr i n t e o t h e   s ub s t ra t e   s ur f a c e .   T h e   w e t t a b i l i t y   i s   a l s o   r e l a t e t o   t h e   c o n duc t i v e   i n p r o pe rt i e s ,   na m e l y   s ur f a c e   t e n s i o n .     T h e   m o di f i c a t i o n   o f   t h e   i n k   s u r f a c e   t e n s i o i s   do n e   du ri ng  t h e   i nk  f o r m u l a t i o n   p r o c e s s .   D uri n t h e   i nk  fo r m u l a t i o p r o c e s s ,   t h e   c o duc t i v t y   v a l ue   of   t h e   c o nduc t i v e   i n k   i s   a l s o   a dj us t e d.   T h i s   w o r fo c us e s   o n   ut i l i z i n c e l l u l o s e   s o l ut i o n - b a s e gra ph e n e   i n a s   t h e   c o n duc t i v e   i n f o r   t h e   pri n t e pa pe r   e l e c t r o n i c s .   A l t h o ug h   t h e   us a ge   o c e l l ul o s e   a s   a ddi t i v e   i n   f o r m u l a t i n c o n duc t i v e   i n i s   w i de l y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Char ac t e r i z a t i on   of   dr op - c as t e d   gr aph e ne / c e l l ul os e   t hi n   f i l m   on . . .   ( A m i r u l   H a di   A z m i )   681   pr e s e nt e d,   t h e   s t udy   o n   so - c a l l e „c e l l ul o s e   s o l ut i o n '   a s   t he   s o l ve n t   o t h e   c o n duc t i v e   i n i s   s t i l l   l i m i t e d.     T h e   c e l l ul o s e   s o l ut i o n   i s   m a de   f r o m   c r y s t a l l i n e   c e l l ul o s e   a n s o di um   h y dr o xi de   a que o us   s o l ut i o n .     In   c o m pa ri s o n   t o   hi g h   pe r f o r m a n c e   s o l v e n t   s uc h   a s   N - m e t hy l - 2 - p y r r o l i do n e   (N M P a nd  di m e t h y l fo r m a m i de   (D M F ),   c e l l ul o s e   s o l ut i o n   i s   l e s s   t o xi c   a n i n e xpe n s i v e .   E .   S .   F e rr e i r a   e t   l a .   ha v e   s uc c e s s f ul l y   d e m o n s t ra t e d   t h e   pr e pa ra t i o n   o c e l l ul o s e   s o l ut i o n - b a s e gr a p h e n e   i n v i a   s i m pl e   p r o c e s s .   Ce l l ul o s e   s o l ut i o n   w a s   fo un t b e   e ff e c t i ve   i n   e xf o l i a t i n g ra p hi t e   a nd  s t a b i l i z i n g   t h e   g ra p h e n e   i n   t h e   a que o us   s o l ut i o n   [21 - 2 2] .   H ow e v e r ,   t h e   w o r di d   n o t   di s c us s   t h e   s u i t a b i l i t y   o f   t h e   c o n duc t i v e   i n k   fo r   p ri n t e d   pa pe e l e c t r o n i c s .   T h i s   pa pe r   p r e s e n t s   o u r   p r e l i m i n a r y   w o r ks   o p r e pa ra t i o n   o f   c e l l ul o s e   s o l ut i o n - b a s e g r a p h e n e   i n a n i t s   a pp l i c a t i o n   o n   d i f fe r e nt   t y p e   of   c o m m o n   p r i nt i ng   pa pe r.   T h e   c o n ve n t i o n a l   p r i nt i n p a pe r   o ff e r s   c h e a pe r   a l t e rna t i v e   t t h e   r e s e a r c h - g ra de   pa pe r   s ub s t r a t e .   F o r   pr e pa ra t i o n   o f   gr a p h e n e   i n k ,   p r o c e dur e   pr e s e nt e by   E .   S .   F e rr e r i ra   w a s   m o di f i e d.   S o m e   m o di f i c a t i o n   o n   c e l l u l o s e   c o n c e n t ra t i o n   a nd  e xf o l i a t i o pr o c e s s   w a s   r e qui r e d   t o   o b t a i a   s a t i s f a c t o r y   r e s ul t .   T hi s   pa pe r   s ha l l   p r o v i de   a l t e rna t i v e   pr o c e dur e   f o r   pr e pa ra t i o o f   c e l l ul o s e   s o l ut i o n - b a s e g ra p h e n e   i n k .   I o r de r   t o   i n v e s t i ga t e   t h e   p r i nt i ng  s ui t a b i l i t y   of   t h e   i nk  o n t o   di f f e r e n t   t y pe   o f   pr i n t i n g   pa pe r,   s m a l l   a m o u n t   o f   t h e   c o n duc t i v e   i n w a s   d r o p - c a s t e o n   t h e   pa pe r.     T h e   m o rp h o l o g y   of   i n k   pa t t e rn   a n s h e e t   r e s i s t a n c e   w e r e   a n a l y z e a n d i s c us s e d.   B a s e o n   t h e   o b t a i n e re s ul t s ,   t h e   s ui t a b i l i t y   of   t h e   a f o r e m e nt i o n e p ri n t i n pa pe i s   e v a l ua t e d .       2.   R ES EA R C H   M ET H O D   F o ur   di f f e r e n t   p a pe r s   us e i t hi s   w o r a r e   P l a i P a pe r   800  gs m   (D o ub l e   A   b r a n d) ,   P l a i n   P a pe r   800   gs m   (P a pe r   O n e   B r a n d) ,   M a t t e   pa pe r   230  gs m   (K o da b r a n d)  a n G l o s s y   pa pe r   150  gs m   (F ul l m a rk  b r a n d) .   T h e s e   pa pe r   s ub s t ra t e s   w e r e   c h a r a c t e r i z ed   us i n A t o m i c   F o r c e   M i c r o s c o p y   (A F M t o   i de n t i fy   i t s   s ur f a c e   r o ug hn e s s .   S u r f a c e   r o ughn e s s   a n a l y s i s   i s   c r uc i a l   i t hi s   w o r a s   i t   w i l l   a f fe c t   t h e   s p r e a a n d   w e t t a b i l i t y   o f   i n k .   Co n du c t i v e   i n w a s   pr e pa r e us i ng  t h e   pr o c e dur e   s h o w i n   F i g u r e   1.   T h e   c o n duc t i v e   i n w a s   ob t a i n e by   a ddi n pa rt i a l l y   e x f o l i a t e gr a p h i t e   i nt o   c e l l ul o s e   s o l ut i o n.   P a r t i a l l y   e xfo l i a t e gra p h e n e   w a s   ob t a i n e by   e x fo l i a t i ng  e xpa n d a b l e   gra p hi t e   u n de r   800   W   m i c r o w a v e   fo r   40  s   [22] .   T h e   m i c r o w a ve   t r e a t m e n t   r e s ul t e d   i n   i n c r e a s e   o f   ov e r a l l   v o l um e   of   gr a p hi t e   f l a ke s   due   t o   t h e   e x fo l i a t i o n .   T h e n,   t h e   e xfo l i a t e gra p hi t e   w a s   w a s h e us i n e xc e s s i ve   de i o n i z e w a t e r   (D I)  w a t e un t i l   t h e   P H   of   t h e   gra p h i t e   b e c a m e   [23]   T h e   w a s h e g r a p hi t e   w a s   d r i e i t h e   o v e n   a t   1 00  ° C   f o r   ho ur s .           F i gu r e   1 .   P r o c e s s   f l ow   of   gr a p h e n e / c e l l u l o s e   i nk  p r e p a r a t i o n       Ce l l ul o s e   s o l ut i o n   w a s   pr e pa r e us i n K a m i de ‟s   p r o c e d ur e   [24] .   T h e   c e l l ul o s e   s o l ut i o n   w a s   pr e pa r e by   di s pe r s i n 1 . 13  m i c r o c r y s t a l l i n e   c e l l ul o s e   p ow de r   i n   50  m l   10 a que o us   s o di um   h y dr o xi de   (N a O H s o l ut i o n s .   T h e   r e s ul t e c o n c e n t ra t i o n   o c e l l ul o s e   w a s   2%.   T h e   m i xt u r e   w a s   s t i rr e f o r   10  m i n   a t   1500  r p m   us i n m a g n e t i c   s t i rr e r   a n c o o l e d ow n   t o   20° C   unt i l   i t   b e c a m e   a   s o l i f r o z e n   m a s s .   T h e   f r o z e m a s s   w a s   a l l o w e t o   t h a w   a t   r o o m   t e m pe ra t u r e .   T h e   c e l l ul o s e   s o l ut i o n   w a s   f ur t h e r   di l ut e us i n 5%  N a O H   s o l ut i o n   t o   o b t a i n   0 . m g/ m l   c e l l u l o s e   c o n c e n t r a t i o n   w i t h   ge nt l e   s ha k i n [25] .   A   c l e a r   c e l l ul o s e   s o l ut i o n   w a s   ob t a i n e d .   0. 2   m g / m l   c e l l u l o s e   c o n c e n t ra t i o n   i s   e s s e n t i a l   t o   m a x i m i z e   g ra p h e n e   c o n c e n t ra t i o n   a n e nha n c e s t a b i l i t y   i t h e   r e s ul t i n g   d i s pe r s i o n s   [2 1] .   T h e   pa r t i a l l y   e xfo l i a t e gra p hi t e   w a s   a dde i nt o   t h e   p r e pa re c e l l ul o s e   s o l ut i o n   w i t h   g ra p hi t e - to - c e l l ul o s e   r a t i o   o 20: 1.   Ce l l ul o s e   a c t s   a s   a n   a ge nt   f o r   t h e   e xfo l i a t i o n   p r o c e s s .   H ow e v e r ,   o ur   p r e l i m i na r y   e xpe r i m e nt   s h o w e t h a t   t o o   m uc h   c e l l ul o s e   c o ul r e duc e   t h e   c o n duc t i v i t y   of   t h e   gra p h e n e .   T h e r e f o r e ,     hi g h   g ra p hi t e - to - c e l l ul o s e   r a t i o   i s   p r e f e r a b l e .   T h e   m i x t u r e   w a s   s o n i c a t e i n s i de   ul t ra s o ni c   b a t h   f o r   8 h.   I t h e   f i n a l   p r o c e s s   of   i n p r e p a r a t i o n,   l a r ge   s i z e o f   un e xfo l i a t e gra p hi t e   pa rt i c l e   w a s   f i l t e r e f r o m   t h e   s o ni c a t e s o l ut i o n   us i n g   m e t a l   m e s h .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 9 ,   N o .   2 A ugus t   20 20  :     680   -   685   682   20  ul   g ra p h e n e   i n k   w a s   d r o p - ca s t e o n   t h e   a f o r e m e n t i o n e d   f o ur   pa pe r   s ub s t r a t e s .   A f t e d r i e d   i r o o m   t e m pe ra t u r e ,   t h e   s h e e t   r e s i s t a n c e   (R s h eet w a s   m e a s ur e us i n g   po i n t - p r o b e   c o n f i gura t i o n .   M i c r o s c o pe   i m a ge   w a s   t a ke n   t o   a na l y z e   t h e   m o r p h o l o gy   of   t h e   g ra p h e n e   f i l m   a nd  t h e   i n k   s p r e a di ng .       3.   R ES U LTS   A N D   A N A L Y S I S   F i gu r e   2(a ) - ( d)  s h o w s   A F M   h e i g h t   i m a ge s   of   t h e   s ur f a c e   of   t h e   i n v e s t i ga t e pa pe r   s ub s t r a t e .   H e i gh t   pr o f i l e s   be t w e e n   t w o   r a ndo m   po i nt s   i n   e a c h   A F M   i m a ge   a r e   s h o w n   i n   F i g u r e   2(e ) - ( h ).   G e n e r a l   p r i nt i ng  pa pe (i . e .   P a pe r   O n e   a n D o ub l e   A a n m a t t e   pa pe r   h a v e   w a vy   s ur f a c e   c o m pa r e   w i t h   t h e   gl o s s y   pa pe r .   B a s e o n   t h e   h e i g ht   p r o f i l e s ,   t h e   h e i g ht   di f f e r e n c e   b e t w e e n   t h e   pe a a nd  v a l l e y   fo r   t h e   pa pe r s   w a s   s e ve r a l   m i c r o m e t e r s .   T h e   w a vy   s ur f a c e   of   ge n e ra l   p r i nt i ng  p a pe r   i s   a s s o c i a t e t o   t h e   p a pe f i b e r s   s i z e .   O n   t h e   o t h e r   ha nd,     t h e   h e i g h t   d i f fe r e n c e   b e t w e e n   pe a a n d   v a l l e y   i n   t h e   h e i g ht   p r o f i l e   w a s   a r o un 0. 1 μ m .   M a t t e   a nd  gl o s s y   pa pe r   a r e   po l y m e r - c o a t e pa pe r s .   T h e   p r e s e n c e   o a   po l y m e r   c o a t i n o n   G l o s s y   a n M a t t e   pa pe r   m i n i m i z e s   t h e   s u r f a c e   r o ughn e s s .   M a t t e pa pe i s   de s i g n e t o   h a v e   ro ugh e s u r f a c e   i o r de r   t o   r e duc e   gl a r e .   G l o s s y   pa pe r   s h o w s   t h e   l ow e s t   a v e r a ge   r o ughn e s s   a t   16 . 02  nm .   T h us ,   i t   i s   e xpe c t e t pr o v i de   f l a t   s ur f a c e   f o r   de po s i t i o n   o f   m o r e   u ni f o r m   c o n duc t i v e   t h i f i l m .     S ur f a c e   m o r p h o l o g y   of   t h e   dr o p - c a s t e gra p h e n e   f i l m   o n   t he   di ff e r e n t   pa pe r   s ub s t ra t e s   i s   s h o w n   i n   F i gu r e   3.   D r o p - c a s t i ng  o n t o   gl o s s y   pa pe r   p r o duc e m o r e   uni f o r m   g r a p h e n e   t hi n   f i l m   w i t h   s h a r p   e n e dge T h e   m a g ni f i e m i c r o s c o pe   i m a ge   s h o w e t h a t   m o s t   of   t h e   pa pe r   s u r f a c e   w a s   c ove r e by   t h e   c o n duc t i v e   i n k .   T h e   u n i f o r m   di s t ri b ut i o n   o f   gra p h e n e / c e l l ul o s e   i nk  o n   t h e   gl o s s y   pa pe r   m i g h t   b e   due   t o   t h e   l o w   s ur f a c e   r o ug hn e s s   of   t h e   s ub s t r a t e .   U ni f o r m   t hi n   f i l m   i s   i m po r t a nt   t o   e n s u r e   goo d   c o n duc t i v i t y   v a l ue .   In   c a s e   o f   o t h e s ub s t r a t e s ,   i n   p a rt i c ul a r   t o   „D o u b l e   A ‟  pa pe r   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   3( a ),   t h e   de po s i t e pa r t i c l e s   a r e   n o t   c o n n e c t e w i t h   e a c o t h e r.   T h i s   s h o ul l e a t o   po o r   e l e c t ri c a l   c o n duc t i o n   a c r o s s   t h e   g r a p h e n e   t hi n   f i l m .   Int e r e s t i n gl y ,   de s pi t e   o f   h i g h   s u r f a c e   r o ug hn e s s ,   g ra p h e n e   f i l m   o n   P a pe O n e   s h o w   i F i gu r e   3 (b )   r e l a t i v e l y   un i f o r m   c o a t i n g .   O t h e r   f a c t o r s   s uc h   a s   i n a b s o r pt i o n   a n pa pe r ‟s   r e a c t i o n   t o w a r ds   t h e   i n s o l ut i o n   n e e ds   t o   b e   c o n s i de r e d .   T h e   f o r m ul a t e c o n duc t i v e   i n c o ns i s t s   of   N a O H   w h i c h   m a y   r e a c t   t o   t h e   c e l l ul o s e   f i be r   i t h e   pa pe r.             F i gu r e   2 .   A F M   h e i g h t   i m a ge   o f   (a P l a i P a pe   D o ub l e   A ,   b P l a i P a pe -   P a pe O n e ,   c M a t t e   P a pe r ,   a n d)  G l o s s y   P a pe r   a nd  h e i g h t   p r o f i l e s   f r o m   t h e   A F M   i m a g e s   (e h)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Char ac t e r i z a t i on   of   dr op - c as t e d   gr aph e ne / c e l l ul os e   t hi n   f i l m   on . . .   ( A m i r u l   H a di   A z m i )   683       F i gu r e   3 .   M i c r o s c o p e   i m a ge s   o f   t h e   d r o p - c a s t e g r a p h e n e   t h i f i l m   o a )   P l a i P a pe   D o ub l e   A ,   b P l a i P a pe -   P a pe O n e ,   c M a t t e   P a pe r ,   a nd  d)   G l o s s y   P a pe r       R s h eet ,   w a s   c a l c ul a t e us i n g   (1) .   R 4   i s   t h e   m e a s u r e d   re s i s t a n c e   v a l ue   f r o m   po i n t   p r o be   m e a s u r e m e nt .   f 2   i s   t h e   c o rr e c t i o n   f a c t o r   b a s e o n   r a t i o   of   pr o b e   s pa c i n a n t h i n   f i l m   di a m e t e r S h o w s   i n   F i gu r e   t h e   c a l c ul a t e s h e e t   r e s i s t a n c e   fo r   t h e   g r a p h e n e   t h i f i l m   de po s i t e o n   t h e   di f f e r e n t   pa pe r   s ub s t ra t e s .   G l o s s y   pa pe r   h a s   t h e   l o w e s t   s h e e t   r e s i s t a n c e   a s   7. 63  M Ω / s q.   G l o s s y   pa pe r   w i t h   l e a s t   s u r f a c e   r o ughn e s s   v a l ue   t e n ds   t o   ha v e   l e a s t   r e s i s t a n c e   v a l ue   a s   t h e   i n k   s p r e a d   i s   u ni f o r m l y   fo r m e o t h e   pa pe s ub s t ra t e s .     R s h eet   =   4 . 53   x   R 4   x   f 2   (1)     Th e   c o n duc t i v i t y   of   t h e   g ra p h e n e   c o a t i ng  c a n   b e   i m p r o ve by   a ppl y i n m u l t i pl e   d r o c a s t i n g   S h o w n   i n   F i gu r e   t h e   c ha n ge   i n   s h e e t   r e s i s t a n c e   v a l ue   a f t e r   m ul t i p l e   dr o p s.   R e s i s t a n c e   v a l ue   de c r e a s e s   upo n   t h e   i n c r e a s i n g   n um b e o f   c o a t i ng.   E a c d r o p - c o a t i ng   i n c r e a s e t h e   num b e r   o f   gra p h e n e   pa rt i c l e s   i t h e   t hi f i l m .   A dd i t i o n   o f   gr a p h e n e   pa r t i c l e s   i m p r o v e   t h e   e l e c t r i c a l   c o n n e c t i o n   b e t w e e n   t h e   pa r t i c l e s   a nd  l e a ds   t o   t h i c ke r   t h i f i l m .   T hus ,   l o w e r   r e s i s t a n c e   c o ul b e   a c h i e ve d.   A f t e r   t i m e s   d r o p - c a s t i n g ,   t h e   s h e e t   r e s i s t a n c e   w a s   4. 11  / s q .           F i gu r e   4 .   S h e e t   r e s i s t a n c e   o n   pa pe s ub s t ra t e s       F i gu r e   5 .   S h e e t   r e s i s t a n c e   o f   m ul t i - d r o o f   gr a p h e n e   i n k       Co n duc t i v i t y ,   σ ,   o f   t h e   g ra p h e n e   t hi f i l m   w a s   c a l c ul a t e us i n g   (2) .   t   i s   t h i f i l m   t h i c k n e s s .                           (2)     T h e   t hi c kn e s s   o f   gr a p h e n e   t hi n   l a y e r   w a s   m e a s u r e us i n g   3D   m i c r o s c o p e .   T h e   3D   m i c r o s c o pe   i m a ge   of   t h e   f i l m   m a de   f r o m   4 - d r o i n i s   s h o w n   i n   F i gu r e   6(a ) .   S h o w s   in   F i gu r e   6(b h e i g ht   p r o f i l e   a l o n t h e   da s h e l i n e   i n   t h e   m i c r o s c o pe   i m a ge .   B a s e o n   t h e   h e i g ht   pr o f i l e ,   t h e   t hi c k n e s s   o t h e   f i l m   w a s   11. 24  μ m .   T h e   c o n duc t i v i t y   w a s   c a l c ul a t e t o   b e   21. 34  S / m .   T h e   o b t a i n e v a l ue   i s   t hr e e   o r de r   l o w e r   t ha n   t h a t   r e po rt e by   E . S .   F e rr e i ra .   I t   i s   w o r t t o   n o t e   t h a t   m e t h o us e f o r   gra p h e n e   f i l m   f o r m a t i o n   w a s   di f f e r e n t   f r o m   t h e   r e po rt e w o r k.   T h e   c o a t i n p r o c e dur e   h a s   e f fe c t   of  t he   c o a t e f i l m   h o m o ge n e i t y   a n c o n duc t i v i t y .     F urt h e a na l y s i s   i s   r e qu i r e t o   a dd r e s s   t hi s   m a t t e r .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 9 ,   N o .   2 A ugus t   20 20  :     680   -   685   684         F i gu r e   6 .   ( a )   3D   m i c r o s c o pe   i m a ge   a n d   (b H e i ght   p r o f i l e   o f   t h e   g r a p h e n e   f i l m   m a de   f r o m   4 - d r o i n k       In t ha t   ha s   hi g h   s t a b i l i t y   c a n   m a i nt a i n   i t s   s o l ut i o n   f o r m   fo r   l o n pe r i o d.   P r a c t i c a l   i n n e e t o   h a v e     a   v e r y   l o n pe r i o o f   i n k   s t a b i l i t y   t o   e n s ur e   qu a l i t y .   In  t hi s   w o r k,   t h e   i n w a s   l e f t   i n   r o o m - t e m pe r a t u r e   c o n di t i o n   fo r   t w da y s   a n a n y   ph y s i c a l   c h a n ge s   w a s   ob s e rv e d.   S h ow s   i n   F i gu r e   t h e   c h a n ge   of   i n k   a f t e r   c e r t a i n   t i m e A f t e r   6   h o ur s ,   g ra p h e n e / c e l l ul o s e   pa r t i c l e   s e t t l e a t   t h e   b o t t o m   o f   t h e   t e s t   t ub e .   T h e   f o r m ul a t e d   i n w a s   n o t   s t a b l e   a s   e xpe c t e d.   F ur t h e r   i m p r o v e m e n t   i n   i n f o r m u l a t i o n   i s   r e qui r e d .   N e v e r t h e l e s s ,     t h i s   u n s t a b l e   i n c a n   b e   di s s o l v e a ga i w i t j us t   a   ge n t l e   s h a ke .           F i gu r e   7 .   G ra p h e n e   i nk  s t a b i l i t y .   a I ni t i a l   s t a ge s ,   b a f t e 6   h o ur s ,   c )   a f t e 18   h o ur s ,   d)  a f t e 36   h o ur s       4.   C O N C LU S I O N   In   c o n c l us i o n ,   t h e   e ffe c t   of   s u b s t r a t e s   pa pe r   t o   t h e   s h e e t   r e s i s t a n c e   of   t h e   dr o p - c a s t e gra p h e n e / c e l l ul o s e   t h i f i l m   w a s   i n v e s t i ga t e d.   G l o s s y   pa pe w a s   fo un t o   b e   s ui t a b l e   pa pe r   s ub s t ra t e   f o r   pri n t i n g   t h e   f o r m u l a t e c o n duc t i v e   i n k .   T h e   i nk  d r o p - c a s t e o n   t h e   g l o s s y   pa pe r   s h o w e b e t t e r   u n i f o r m i t y .     A s   e xpe c t e d,   t h e   g r a p h e n e / c e l l ul o s e   t hi n   f i l m   o n   gl o s s y   pa pe r   s h o w e t h e   l ow e s t   s h e e t   r e s i s t a n c e .   T h e   v a l ue   of   s h e e t   r e s i s t a n c e   c a n   b e   l ow e r e t o   4. 11  / s by   a ppl y i n g   m ul t i pl e   d r o ps .   T h e   ob t a i n e gra p h e n e   f i l m   ha s   c o n duc t i v i t y   of  21. 34  S / m .   T h e   r e s ul t s   of   t h i s   w o r i m pl i e s   t h e   f e a s i b i l i t y   o us i n r e l a t i v e l y   l ow - c o s t   of  pa pe s ub s t r a t e   f o r   f a b r i c a t i n g   pa pe e l e c t r o n i c   de v i c e s .         A C K N O WL ED G E M EN TS   T h i s   w o r w a s   s uppo r t e by   U n i v e r s i t i   T e k n o l o gi   M a l a y s i a   r e s e a r c h   u ni v e r s i t y   gr a nt     (06G 89  a n d   16J 02) .   A .   H .   A z m i   i s   G ra du a t e   R e s e a r c h   A s s i s t a n t   u n de r   r e s e a r c h   u ni v e r s i t y   g r a nt   ( 06G 89) .       R EF ER EN C ES   [ 1]   S .   M .   L y t a nd   S .   R .   P .   S i l v a ,   F i e l e m i s s i o f r o m   m u l t i w a l l   c a r bo na no t ub e s   o pa p e r   s u bs t r a t e s ,   A pp l .   P hy s .   L e t t . ,   v o l .   90 ,   no .   17 ,   p p.   20 07 2 009 ,   2007 ,   do i :   10. 1 063 / 1 . 273 4379 .   [ 2]   F .   E d e r ,   H .   K l a u k,   M .   H a l i k ,   U .   Z s c hi e s c ha ng ,   G .   S c hm i d ,   a nd  C .   D e hm ,   O r g a n i c   e l e c t r o ni c s   o p a pe r ,   A ppl .   P hy s .   L e t t . ,   v o l .   84,   no .   14 ,   pp .   2673 267 5,   20 04,   do i :   10 . 106 3/ 1 . 1 6 90870 .   [ 3]   S .   L i m ,   J .   L i n ,   Y .   Z hu ,   C .   S o w ,   a n W .   j i ,   S y nt he s i s ,   c ha r a c t e r i z a t i o ns ,   a nd   f i e l e m i s s i o s t udi e s   o f   c r y s t a l l i ne   N a 2V 6O 16   na no be l t   pa p e r ,   J .   A ppl .   P hy s . ,   v o l .   1 00,   p .   161 05,   J ul .   2006 ,   do i :   10. 106 3/ 1. 2 2131 86 .   [ 4]   Y. - H .   K i m ,   D . - G .   M o o n,   a nd  J . - I .   H a n,   O r g a ni c   T F T   a r r a y   o a   pa pe r   s ub s t r a t e ,   I E E E   E l e c t r on  D e v i c e   L e t t .   v o l .   25,   no .   10 ,   pp .   702 704 ,   2004 ,   do i :   10. 1 109 / L E D . 2004 . 8 3650 2 .   [ 5]   D .   T o bj ö r a nd   R .   Ö s t e r ba c ka ,   P a p e r   E l e c t r o ni c s ,   A dv .   M at e r . ,   pp .   1 935 1961 ,   2011 ,   do i :   10. 1 002 / a dm a . 2 0100 4692 .   [ 6]   P.   P r z y b y s z ,   E - pa pe r - po t e nt i a l   c o m pe t i t o r   o f   pr i n t i ng   pa pe r s ,   A nn.   W ar s aw   A gr i c .   U n i v .   F or .   W ood  T e c hno l .   no .   59 ,   200 6.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Char ac t e r i z a t i on   of   dr op - c as t e d   gr aph e ne / c e l l ul os e   t hi n   f i l m   on . . .   ( A m i r u l   H a di   A z m i )   685   [ 7]   N .   D .   R o bi ns o a nd   M .   B e r g g r e n ,   P r i n t i ng   o r g a ni c   e l e c t r o n i c s   o f l e x i b l e   s u bs t r a t e s ,   2007 .   [ 8]   B .   T r no v e c   e t   al . ,   C o a t e d   P a pe r   f o r   P r i nt e d   E l e c t r o ni c s ,   pp .   4 8 5 1,   200 9.   [ 9]   A .   C .   S i e g e l ,   S .   T .   P hi l l i p s ,   J .   W i l e y ,   a nd  G .   M .   W hi t e s i de s ,   T hi n,   l i g ht w e i g ht ,   f o l da bl e   t he r m o c hr o m i c   di s pl a y s   o pa pe r   †,   v o l .   9 ,   no .   19 ,   200 9,   do i :   10. 1039 / b 9058 32j .   [ 10]   E .   F o r t un a t o ,   N .   C o r r e i a ,   P .   B a r q ui n ha ,   L .   P e r e i r a ,   G .   G o nc a l v e s ,   a nd  R .   M a r t i ns ,   H i g h - P e r f o r m a nc e   F l e xi bl e   H y br i F i e l d - E f f e c t   T r a ns i s t o r s   B a s e o C e l l u l o s e   F i be r   P a p e r ,   I E E E   E l e c t r on  D e v i c e   L e t t . ,   v o l .   29,   no .   9,     pp.   98 8 99 0,   20 08,   do i :   10. 1109 / L E D . 2 0 08. 2001 549 .   [ 11]   W .   H .   Y e o   e t   al . ,   M u l t i f unc t i o na l   e p i d e r m a l   e l e c t r o ni c s   pr i n t e d   di r e c t l y   o nt o   t he   s k i n,   A d v .   M a t e r . ,   v o l .   25 ,     no .   20 ,   pp .   2773 277 8,   20 13,   do i :   10 . 100 2/ a dm a . 201 2044 26.   [ 12]   Y .   Z .   Z ha ng ,   Y .   W a ng ,   T .   C h e ng ,   W .   Y .   L a i ,   H .   P a ng ,   a nd  W .   H ua ng ,   F l e xi b l e   s up e r c a p a c i t o r s   ba s e o pa pe r   s ubs t r a t e s :   a   ne w   pa r a d i g m   f o r   l o w - c o s t   e ne r g y   s t o r a g e ,   C he m .   Soc .   R e v . ,   v o l .   44,   no .   15,   pp .   518 1 51 99,   2 015 ,   do i :   10. 1039 / c 5c s 0017 4a .   [ 13]   Z .   W e ng ,   Y .   S u,   D . - W .   W a ng ,   F .   L i ,   J .   D u ,   a nd  H . - M .   C he ng ,   G r a p he ne C e l l ul o s e   P a p e r   F l e x i b l e   S upe r c a pa c i t o r s ,   A dv .   E ne r g y   M at e r . ,   v o l .   1 ,   no .   5,   pp .   917 922 ,   O c t .   2 011 ,   do i :   10. 10 02/ a e nm . 20 1100 312 .   [ 14]   D .   D .   L i a n a ,   B .   R a g us e ,   J .   J .   G o o di ng ,   a nd  E .   C ho w ,   R e c e nt   A d v a nc e s   i P a pe r - B a s e S e ns o r s ,   pp .   1150 5 11526 ,   201 2,   do i :   10. 3 390 / s 1 2091 1505 .   [ 15]   M .   A m j a d i   a n M .   S i t t i ,   H i g h - P e r f o r m a nc e   M u l t i r e s po ns i v e   P a pe r   A c t ua t o r s ,   A C N an o ,   v o l .   1 0,   no .   11,     pp.   10 202 1021 0,   N o v .   2016 ,   do i :   10. 1 021 / a c s n a no . 6b0 5545 .   [ 16]   H .   S ha f i e e   e t   al . ,   P a pe r   a nd  f l e xi b l e   s ubs t r a t e s   a s   m a t e r i a l s   f o r   bi o s e ns i ng   pl a t f o r m s   t o   de t e c t   m ul t i pl e   bi o t a r g e t s ,   Sc i .   R e p. ,   v o l .   5,   no .   i ,   pp .   1 9 ,   2015 ,   do i :   10. 10 38 / s r e p0 8719 .   [ 17]   K .   N a g a s hi m a ,   H .   K o g a ,   U .   C e l a no ,   F .   Z h ug e ,   M .   K a na i ,   a nd  S .   R a ho ng ,   C e l l ul o s e   N a no f i be r   P a pe r   a s   a U l t r a   F l e x i b l e   N o nv o l a t i l e   M e m o r y ,   pp .   1 7 ,   201 4,   do i :   10. 1038 / s r e p 05 532.   [ 18]   P .   A nde r s s o n,   R .   F o r c hhe i m e r ,   P .   T e h r a n i ,   a n M .   B e r g g r e n,   P r i nt a b l e   a l l o r g a ni c   e l e c t r o c hr o m i c   a c t i v e m a t r i x   di s p l a y s ,   A dv .   F unc t .   M a t e r . ,   v o l .   1 7,   no .   16 ,   pp.   3 074 3082 ,   200 7 .   [ 19]   A .   H übl e r   e t   al . ,   P r i nt e d   pa pe r   p ho t o vo l t a i c   c e l l s ,   A d v .   E ne r g y   M at e r . ,   v o l .   1 ,   no .   6 ,   pp .   1018 102 2,   20 11 .   [ 20]   M .   C .   B a r r   e t   al . ,   D i r e c t   M o no l i t hi c   I nt e g r a t i o o f   O r g a ni c   P ho t o vo l t a i c   C i r c u i t s   o U nm o di f i   e P a pe r ,   A dv .   E ne r gy   M a t e r . ,   no .   i ,   p p.   35 00 3 505 ,   2011 ,   do i :   10. 1 002 / a dm a . 2 01 10126 3.   [ 21]   M .   B o r g he i   e t   al . ,   H i g h - c o nc e nt r a t i o a que o us   d i s p e r s i o ns   o f   g r a phe ne   p r o duc e by   e xf o l i a t i o o f   g r a phi t e   us i ng   c e l l u l o s e   na no c r y s t a l s ,   v o l .   0 ,   pp .   3 9 ,   2 014 ,   do i :   10. 10 16/ j . c a r bo n . 201 3. 12. 086 .   [ 22]   E .   S .   F e r r e i r a ,   G r a p hi t e   e xf o l i a t i o i c e l l u l o s e   s o l ut i o ns ,   N a nos c al e ,   v o l .   9,   pp.   10 219 1022 6,   20 17,   do i :   10. 1 039 / c 7nr 0 2365 k.   [ 23]   K .   P a e t   al . ,   S us t a i na bl e   p r o duc t i o o f   hi g hl y   c o nduc t i v e   m ul t i l a y e r   g r a phe n e   i nk  f o r   w i r e l e s s   c o nne c t i v i t y   a nd  I o T   a ppl i c a t i o ns ,   N a t .   C om m u n. ,   v o l .   9 ,   no .   1 ,   201 8,   do i :   10. 1038 / s 41467 - 01 8 - 07632 - w.   [ 24]   K .   K a m i d e   a nd  K .   O ka j i m a ,   C e l l u l o s e   do pe ,   pr o c e s s   f o r   pr e p a r a t i o a nd  m e t ho f o r   a ppl i c a t i o t he r e o f ,   U pa t v o l .   4634 470 ,   1987 .   [ 25]   A .   I s og a i ,   L .   S c i e nc e ,   R .   H .   A t a l l a ,   a nd  F .   S e r v i c e ,   D i s s o l ut i o of   c e l l ul o s e   i a que o us   N a O H   s o l u t i o ns ,     pp.   30 9 31 9,   19 98.       B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S       A m i r u l   H ad i   A z m i   i s   no w   a   po s t g r a d ua t e   s t ude n t   ( M a s t e r   o f   P hi l o s o phy )   i t he   S c ho o l   o f   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng ,   F a c ul t y   of   E ng i ne e r i ng ,   U ni v e r s i t i   T e k no l o g i   M a l a y s i a ,   M a l a y s i a .   H e   h a s   c om pl e t e hi s   B a c he l o r   o f   E n g i ne e r i ng   ( E l e c t r i c a l )   f r o m   U ni v e r s i t i   T e kno l o g i   M a l a y s i a ,   M a l a y s i a   a t   2015 .   H i s   r e s e a r c m a i n l y   f oc us e s   o f a b r i c a t i o o f   gr a ph e ne - ba s e d   e l e c t r o ni c s   o n   pa pe r   s us bt r a t e .         S h ah ar i n   F ad z l i   A b d   R ah m an   i s   a   s e n i o r   l e c t ur e r   i S c ho o l   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng ,   F a c ul t y   o f   E ng i ne e r i ng ,   U ni v e r s i t i   T e k no l o g i   M a l a y s i a ,   M a l a y s i a .   H e   c o m pl e t e h i s   B a c he l o r   o f   E ng i ne e r i ng   de g r e e   a nd  M a s t e r   o f   E n g i ne e r i ng   f r o m   H o kka i do   U ni v e r s i t y ,   J a pa i 20 07  a n d   2009 ,   r e s pe c t i v e l y .   I 2013,   he   o bt a i ne D o c t o r   of   P hi l o s o ph y   i E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   f r o m   U ni v e r s i t i   T e kno l o g i   M a l a y s i a ,   M a l a y s i a .   H i s   r e s e a r c i n t e r e s t   i s   s e m i c o nduc t o r   a n g r a p he n e - ba s e e l e c t r o ni c   d e v i c e   a n s e n s o r   f a b r i c a t i o a nd   c ha r a c t e r i z a t i o n.         M as t u r S h af i n az   Z ai n al   A b i d i n   i s   a   s e ni o r   l e c t ur e r   i S c hoo l   of   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng ,   F a c ul t y   of   E ng i ne e r i ng ,   U ni v e r s i t i   T e kno l o g i   M a l a y s i a ,   M a l a y s i a .   S he   c o m pl e t e he r   B a c he l o r   o f   E n g i ne e r i ng   de g r e e   a n M a s t e r   o f   E ng i ne e r i ng   f r o m   U ni v e r s i t i   T e kno l o g i   M a l a y s i a ,   M a l a y s i a ,   i 200 a nd  2 010 ,   r e s p e c t i v e l y .   S he   o bt a i ne D o c t o r   o f   P hi l o s o phy   i E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   a l s o   f r o m   U ni v e r s i t i   T e k no l o g i   M a l a y s i a ,   M a l a y s i a .   H e r   r e s e a r c i n t e r e s t   i s   m a t e r i a l   g r o w t h,   f a br i c a t i o a nd  c ha r a c t e r i z a t i o o f   s e m i c o nduc t o r   de v i c e s ,   c o m po und  s e m i c o nduc t o r   s e ns i ng   d e v i c e s ,   s e m i c o nduc t o r   na no s t r uc t ur e s   a n t h i n   f i l m s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.