Kobber nanotrådfilm kunne sænke berøringsskærmen, LED og solcelleomkostninger

Kobber -nanotråde kommer muligvis til en lille skærm i nærheden af ​​dig. Disse nye nanostrukturer har potentiale til at reducere omkostningerne ved visning af oplysninger på mobiltelefoner, e-læsere og iPads, og de kunne også hjælpe ingeniører med at bygge sammenklappelig elektronik og forbedrede solceller, ifølge ny forskning.

Hertugkemiker Ben Wiley og hans kandidatstuderende har udviklet en teknik til at organisere kobberatomer i vand til at danne lange, tynd, ikke-klumpede nanotråde. Nanotrådene transformeres derefter til gennemsigtige, ledende film og belagt på glas eller plast.

Den nye forskning viser, at kobber -nanotrådfilmene har de samme egenskaber som dem, der i øjeblikket bruges i elektroniske enheder og solceller, men er billigere at fremstille. Resultaterne blev offentliggjort online den 23. september i Avancerede materialer.

De film, der i øjeblikket forbinder pixels i elektroniske skærme, er lavet af indiumtinoxid, eller ITO. Det er meget gennemsigtigt, som overfører oplysningerne godt. Men ITO -filmen skal aflejres fra en damp i en proces, der er tusind gange langsommere end avisudskrivning, og, når ITO'en er i enheden, det revner let. Indium er også et dyrt sjældent jordelement, koster så meget som $ 800 per kilo.

Disse problemer har drevet verdensomspændende bestræbelser på at finde billigere materialer, der kan coates eller udskrives som blæk ved meget hurtigere hastigheder for at lave billige, gennemsigtige ledende film, Sagde Wiley.

Et alternativ til en ITO -film er at bruge blæk, der indeholder sølv -nanotråde. Den første mobiltelefon med en skærm lavet af sølv nanotråde kommer på markedet i år. Men sølv, som indium, er stadig relativt dyrt til $ 1400 pr. kilo.

Kobber, på den anden side, er tusind gange mere rigelig end indium eller sølv, og cirka 100 gange billigere, koster kun $ 9 per kilo.

I 2010, Wiley og hans kandidatstuderende Aaron Rathmell viste, at det var muligt at danne et lag kobber -nanotråde på glas for at lave en gennemsigtig ledende film.

Men på det tidspunkt, filmens ydelse var ikke god nok til praktiske anvendelser, fordi ledningerne klumpede sig sammen. Den nye måde at dyrke kobber -nanotråde og belægge dem på glasoverflader eliminerer klumpningsproblemet, Sagde Wiley.

Han og Rathmell skabte også de nye kobber -nanotråde for at bevare deres ledningsevne og form, når de bøjes frem og tilbage 1, 000 gange. I modsætning, ITO -filmers ledning og struktur bryder efter et par bøjninger.

Wiley sagde lavpris, Høj ydeevne, og fleksibilitet af kobber -nanotråde gør dem til et naturligt valg til brug i den næste generation af displays og solceller. Han var med til at stifte et firma ved navn NanoForge Corp i 2010 for at fremstille kobber-nanotråde til kommercielle applikationer.

I begyndelsen af ​​2011, NanoForge modtog en $ 45, 000 North Carolina IDEA-tilskud til forfining og opskalering af fremstillingsprocessen af ​​kobbernanotråde, og det fylder nu ordrer.

Med fortsat udvikling, kobber nanotråde kunne være i skærme og solceller i de næste par år, hvilket kan føre til lettere og mere pålidelige skærme og også til at gøre solenergi mere konkurrencedygtig med fossile brændstoffer, Sagde Wiley.