Kompositfilm viser lovende som en erstatning for gennemsigtige elektriske ledere i displays

Fladskærms-tv, computere og mobiltelefonskærme kræver alle gennemsigtige elektriske ledere for at forbinde indlejrede elektriske enheder uden at blokere bagbelysningen. Indiumtinoxid (ITO) bruges i øjeblikket til dette formål, men det er dyrt og skrøbeligt. Et billigt alternativ, baseret på en kompositfilm lavet af grafen og en ferroelektrisk polymer, er nu tilgængelig takket være et internationalt forskerhold, herunder forskere fra A*STAR Institute of Materials Research and Engineering (IMRE) i Singapore.

Grafen er gennemsigtigt, da det kun består af et enkelt lag af kulstofatomer. "Graphen kan vise en høj elektrisk ledningsevne og er også stærkere og meget mere fleksibel end indiumtinoxid, og dermed endda kunne bruges til foldbare skærme og tynde solceller, " forklarer Guangxin Ni, en ph.d.-kandidat i forskerholdet.

Selvom det er meget tyndt, grafens enkeltlag af kulstofatomer danner stærke, hårde bindinger, der forklarer dens gode mekaniske og elektriske egenskaber. I sin uberørte tilstand, imidlertid, grafens elektriske ledningsevne er lav, fordi den har meget få frie elektroner, der kan føre en elektrisk strøm. Injektion af elektriske ladninger, normalt ved at påføre en elektrisk spænding, kan øge ledningsevnen; imidlertid, dette er uønsket i forbrugerenheder, fordi det bruger elektrisk strøm.

Ni og hans kollegers tynde film giver en mere permanent løsning. De kombinerede grafen med en ferroelektrisk polymer, som har en konstant elektrisk ladning på sin overflade. De dyrkede grafen på en kobberfolie ved at fordampe organiske forløbermolekyler, og derefter aflejret polymeren ovenpå som en tynd film fra opløsning. Når de bringes i tæt kontakt, det elektriske felt fra polymeren inducerede elektriske ladninger i grafen. Dette øgede grafens elektriske ledningsevne med en faktor på 12.

Fordelen ved denne tilgang er, at denne afgiftsdonation er ekstremt langvarig, i teorien på ubestemt tid, og hverken beskadiger materialet eller kompromitterer i væsentlig grad den høje optiske gennemsigtighed af grafen, bemærker teammedlem Kui Yao fra IMRE. I øvrigt, fremstillingsprocessen er meget skalerbar og velegnet til industrielle applikationer.

Før du udvikler kommercielle applikationer, endnu højere ledningsevner er ønskelige:ITO's ledningsevne er stadig omkring 20 % bedre end den hybride grafen-ferroelektriske polymer. Alligevel, forskerholdet stræber efter at overvinde denne barriere og endda fordoble filmens ledningsevne ved at optimere og forbedre designet og fremstillingen af ​​disse grafen/polymer-enheder. Hvis det lykkes, holdet vil i høj grad øge det kommercielle potentiale af denne gennemsigtige dirigent, og bringe den brede kommercielle anvendelse af grafen et skridt nærmere.