Forskere adresserer rynker i gennemsigtig filmudvikling

(PhysOrg.com) - Et nærmere kig på en lovende nanorørbelægning, der en dag kan forbedre solceller, har vist nogle få uventede rynker, ifølge ny forskning* foretaget ved National Institute of Standards and Technology og North Dakota State University - forskning, der også kan hjælpe forskere med at finde en løsning.

Forskerne har fundet ud af, at belægninger lavet af enkeltvæggede carbon-nanorør (SWCNT'er) ikke er helt deformerbare som håbet, indebærer, at de ikke er et let svar på problemer, som andre materialer præsenterer. Selvom film lavet af nanorør har mange ønskelige egenskaber, teamets fund afslører nogle spørgsmål, der muligvis skal behandles, før disse belægningers fulde potentiale realiseres.

”Ironien ved disse nanorørbelægninger er, at de kan ændre sig, når de bøjer, ”Siger Erik Hobbie, nu direktør for Materialer og Nanoteknologi -programmet på NDSU. "Under beskedne belastninger, disse film kan udvikle irreversible ændringer i nanorørarrangementer, der reducerer deres ledningsevne. Vores arbejde er det første, der antyder dette, og det åbner op for nye metoder til at konstruere filmene på måder, der minimerer disse effekter. ”

Højt på ønskelisten i solenergiindustrien er en billig, fleksibel, gennemsigtig belægning, der kan lede elektricitet. Hvis denne kombination af egenskaber på en eller anden måde kan realiseres i et enkelt materiale, solceller kan blive langt billigere, og producenterne kan muligvis lægge dem på uventede steder - f.eks. beklædningsgenstande. Gennemsigtige ledende belægninger kan fremstilles af indium-tinoxid, men deres stivhed og høje omkostninger gør dem mindre praktiske til udbredt brug.

Carbon nanorør er en mulig løsning. Nanorør, der ligner mikroskopiske ruller kyllingetråd, er billige, let at producere, og kan massivt formes til gennemsigtige ledende belægninger, hvis netlignende indre struktur gør dem ikke kun stærke, men deformerbare, som papir eller stof. Imidlertid, teamets forskning fandt ud af, at nogle former for strækning forårsager mikroskopiske 'rynker' i belægningen, der forstyrrer det tilfældige arrangement af nanorørene, hvilket er det, der får belægningen til at lede elektricitet.

“Du vil have, at nanorørene forbliver tilfældigt arrangeret, ”Siger Hobbie. “Men når en nanorørbelægning rynker, det kan miste det tilsluttede netværk, der giver det ledningsevne. I stedet, nanorørene samles irreversibelt i reblignende formationer. ”

Hobbie siger, at undersøgelsen foreslår et par måder at løse problemet på, imidlertid. Filmene kan blive holdt tynde nok, så rynkerne kan undgås i første omgang, eller designere kunne konstruere et andet gennemtrængende polymernetværk, der ville understøtte nanorørnetværket, at forhindre den i at ændre sig for meget som reaktion på stress. "Disse fremgangsmåder vil muligvis give os mulighed for at lave belægninger af nanorør, der kunne modstå store belastninger og samtidig bevare de egenskaber, vi ønsker, ”Siger Hobbie.