Исследователи Университета Пердью создали прозрачные органические проводники из запатентованных полимеров, которые обеспечивают те же результаты и свойства, что и традиционные проводники, сделанные из редкоземельных минералов, но менее дорогие и могут быть созданы из более обильных запасов.
Прозрачные проводники являются важными компонентами светоизлучающих диодов , сенсорных экранов, солнечных элементов и других оптоэлектронных устройств. Оксид индия-олова (ITO) используется в более чем 95% прозрачных проводников по всему миру. Он проводит электрический ток через устройство, которое прерывается, когда человек проводит пальцем по сенсорному экрану или нажимает на него .
Цзянго Мэй, доцент кафедры химии Ричарда и Джудит Вин, сказал, что сенсорные экраны состоят из нескольких слоев, включая верхний слой из стекла или пластика, под ним проводящий слой и печатную плату, которая считывает сигналы. посылается проводящим слоем.
«Когда пользователь прикасается к экрану, его палец создает помехи в электрическом поле , создаваемом проводящим слоем», — сказал Мэй. «Это нарушение обнаруживается печатной платой, которая затем может определить место прикосновения и интерпретировать его как команду, такую как открытие приложения или ввод сообщения».
Поскольку ITO прозрачен, как тонкая пленка, пользователи могут просматривать через него изображения, текст и видео.
Мэй сказал, что у традиционных прозрачных проводников есть недостатки.
«Пленки из оксида индия и олова механически хрупкие, что делает их нежелательными для рулонного производства», — сказал Мэй. «Кроме того, индий является редкоземельным минералом с ограниченными запасами; Геологическая служба США заявила, что США на 100% зависят от импорта индия в 2021 году. Поскольку спрос на пленки ITO растет, цена на индий резко выросла. поиск альтернатив, включая металлическую сетку, графен и богатые землей оксиды металлов и органические проводники».
Мэй и его исследовательская группа создали запатентованный полимер из материалов на основе углерода, который имеет более низкую стоимость производства и из него легче производить тонкие пленки, чем из индия, путем обработки покрытия из раствора. Он сказал, что характеристики новых тонкопленочных прозрачных проводников также могут конкурировать с проводниками, изготовленными из оксида индия и олова .
«Полимерные чернила стабильны при хранении в течение нескольких месяцев в условиях окружающей среды по сравнению с имеющимися в продаже PEDOT:PSS», — сказал Мэй. «Наши новые прозрачные органические проводники демонстрируют низкое поверхностное сопротивление и высокий коэффициент пропускания по сравнению с любыми другими прозрачными проводниками, обрабатываемыми раствором . Кроме того, они демонстрируют превосходную долговечность при ускоренных испытаниях на атмосферостойкость».
Исследование Мэя и его команды было опубликовано в февральском номере журнала Американского химического общества за 2023 год . Он сказал, что следующие шаги по продвижению инноваций заключаются в постоянном улучшении добротности их органических проводников и развитии формирования чернил для крупномасштабной обработки.
