Forskere finder erstatning for sjældent materiale indiumtinoxid

Hollandske forskere ved Eindhoven University of Technology har udviklet en erstatning for indiumtinoxid (ITO), et vigtigt materiale, der bruges i displays til alle slags dagligdags produkter som f.eks. fjernsyn, telefoner og bærbare computere, såvel som i solceller. Desværre er indium et sjældent metal, og de tilgængelige forsyninger forventes praktisk talt at være opbrugte inden for så lidt som ti år. Udskiftningsmaterialet er gennemsigtigt, ledende film produceret i vand, og baseret på elektrisk ledende carbon nanorør og plastiske nanopartikler. Det er lavet af almindeligt tilgængelige materialer, og oveni det er også miljøvenligt. Resultaterne, som også giver ny indsigt i ledning i komplekse kompositmaterialer, blev offentliggjort online i går 10. april af det videnskabelige tidsskrift Naturnanoteknologi .

Forskerteamet har været i stand til at opnå højere ledningsevne ved at kombinere lave koncentrationer af carbon nanorør og lede latex i en billig polystyrenfilm. Nanorørene og latexen tegner sig tilsammen for mindre end 1 procent af vægten af ​​den ledende film. Det er vigtigt, fordi en høj koncentration af carbon nanorør gør filmen sort og uigennemsigtig, så koncentrationen skal holdes så lav som muligt. Forskergruppen blev ledet af teoretisk fysiker Paul van der Schoot og polymerkemiker Cor Koning. Post-doc Andriy Kyrylyuk er den første forfatter til papiret i Naturnanoteknologi .

Forskerne bruger standard, vidt tilgængelige nanorør, som de opløser i vand. Derefter tilføjer de ledende latex (en opløsning af polymerperler i vand), sammen med et bindemiddel i form af polystyrenperler. Når blandingen opvarmes, polystyrenperlerne smelter sammen for at danne filmen, som indeholder et ledende netværk af nanorør og perler fra den ledende latex. Vandet, som kun fungerer som et dispergeringsmiddel i produktionen, fjernes ved frysetørring. 'Formlen' er ikke et spørgsmål om held og lykke, da forskerne først beregnede de forventede effekter og også forstår, hvordan den øgede ledningsevne fungerer.

Ledningsevnen for den transparente e -film er stadig en faktor 100 lavere end for indiumtinoxid. Men Van der Schoot og Koning forventer, at hullet hurtigt kan lukkes. "Vi brugte standard carbon nanorør, en blanding af metalliske ledende og halvledende rør ", siger Cor Koning. "Men så snart du begynder at bruge 100 procent metalliske rør, ledningsevnen stiger meget. Produktionsteknologien til 100 procent metalliske rør er netop blevet udviklet, og vi forventer, at prisen falder hurtigt. "Men filmens ledningsevne er allerede god nok til umiddelbart at kunne bruges som et antistatisk lag til displays, eller til EMI -afskærmning for at beskytte enheder og deres omgivelser mod elektromagnetisk stråling.

Filmen har en vigtig fordel i forhold til ITO:den er miljøvenlig. Alle materialer er vandbaserede, og der bruges ikke tungmetaller såsom tin. Den nye film er også et godt materiale til fleksible displays.

Forskerne selv er meget positive over forskelligheden i deres team, som de mener har givet et vigtigt bidrag til resultaterne. "Vi havde en unik kombination af teoretikere, modelleringsspecialister og mennesker til at lave praktiske eksperimenter ", siger Paul van der Schoot. "Uden den kombination var vi ikke lykkedes."