Medené nanočastice by mohli znamenať lacnejšie dotykové obrazovky, solárne články a skladateľnú elektroniku

Anonim

Medené nanočastice by mohli znamenať lacnejšie dotykové obrazovky, solárne články a skladateľnú elektroniku

veda

Darren Quick

27. septembra 2011

Nová flexibilná fólia z meďnatých nanočastíc a plastov vedie elektrickú energiu osvetľujúcu malú žiarovku (obrázok: Ben Wiley, Duke University)

V júni minulého roka sme informovali o úspechu výskumných pracovníkov na univerzite v Duke pri vývoji techniky schopnej vyrábať medené nanočastice v takom rozsahu, ktorý by ich mohol potenciálne nahradiť vzácnym a drahým oxidom india cínu (ITO) v dotykových obrazovkách a solárnych paneloch, Výrobný proces na báze vody viedol k hromadeniu medených nanočastíc, čo znižovalo ich priehľadnosť a zabránilo oxidácii medi, čo znižuje ich vodivosť. Výskumníci teraz vyriešili hrudkovitý problém a tvrdia, že medené nanočas by sa mohli objaviť na lacnejších dotykových obrazovkách, solárnych článkoch a flexibilnej elektronike v najbližších niekoľkých rokoch.

Späť v roku 2010, keď Benjamin Wiley, odborný asistent chémie na univerzite v Duke, vyvinul s jeho študentmi, doktorandom Aaronom Rathmellom a vysokoškolským študentom Stephenom Berginom výrobný proces nanášania medi na báze vody a povedal, že akonáhle sa problém zhluku vyrieši, veril vodivosť medených nanočasov by zodpovedala vodivosti medených nanočasov a ITN a strieborných nanočasov - čo je aj drahá alternatíva k ITO. Zdá sa, že toto presvedčenie bolo podporené novou technológiou, ktorá odstraňuje problém s hrudkami, ktorý má za následok meďnaté nanofilové filmy, ktoré majú rovnaké vlastnosti ako tie, ktoré sa v súčasnosti používajú v elektronických zariadeniach a solárnych článkoch.

Nová technika organizuje mená atómov vo vode, aby vytvorili dlhé, tenké, nenápadné nanočastice, ktoré sa potom pretransformujú na priehľadné vodivé filmy a potiahnu sa na sklenené alebo plastové podklady. Na rozdiel od ITO fólií, ktoré sa vo všeobecnosti vytvárajú pomalým a drahým procesom odparovania pár, medené nanočastice môžu byť potiahnuté v procese valcovania za tepla, pretože nová technika je založená na vode a medené nanočastice sú flexibilné.

Táto flexibilita tiež znamená, že medené nanočastice sa dajú použiť na vytvorenie flexibilnej elektroniky - ďalšiu výhodu oproti ITO filmom, ktoré sú krehké a nemajú flexibilitu. Zatiaľ čo štruktúra ITO filmu pretrhla po niekoľkých ohyboch, medené nanočastice si zachovali svoju vodivosť a tvar, keď sa ohýbali späť a späť 1000 krát.

Ale stojí to tam, kde leží veľké zisky. Indium je prvok vzácnych zemín, ktorý stojí až 800 USD za kilogram, zatiaľ čo striebro, ktoré sa používa na vytváranie atramentov obsahujúcich strieborné nanočastice, ktoré môžu slúžiť ako alternatíva k ITO, stojí okolo 1400 USD za kilogram. Porovnajte to s meďou, ktorá stojí okolo 9 dolárov za kilogram a je ľahké pochopiť, prečo Wiley hovorí, že medené nanočastice sú prirodzenou voľbou pre použitie v ďalšej generácii displejov a solárnych článkov.

Wiley hovorí, že vďaka pokračujúcemu vývoju by sa mediové nanoradlá mohli v nasledujúcich rokoch objaviť na obrazovkách a solárnych článkoch, čo by mohlo viesť k ľahšiemu a spoľahlivejšiemu zobrazovaniu a zvýšiť konkurencieschopnosť solárnej energie s fosílnymi palivami. Spoločne založil spoločnosť NanoForge Corp v roku 2010 na výrobu medených drôtov na komerčné účely. Spoločnosť získala grant IDEA v Severnej Karolíne vo výške 45 000 dolárov začiatkom tohto roka na zdokonalenie a zvýšenie výrobného procesu medených nanočastíc a teraz plní objednávky.

Výsledky výskumu skupiny Duke, ktoré ukazujú vlastnosti medených nanočasov vyrobených s použitím novej techniky, sú uverejnené online 23. septembra v časopise Advanced Materials .

Nová flexibilná fólia z meďnatých nanočastíc a plastov vedie elektrickú energiu osvetľujúcu malú žiarovku (obrázok: Ben Wiley, Duke University)