Одношарові нанотрубки з металевою провідністю для прозорих провідних плівок

Прозорі провідні плівки є важливим елементом багатьох сучасних електронних пристроїв, таких як ноутбуки, смартфони, сонячні елементи, покриття, що захищають від електромагнітного опромінення і т. п. В даний час такі плівки виробляють в основному з оксиду олова і індія (ITO), однак інтенсивний розвиток інформаційних технологій призвело до дефіциту цих елементів, що, безсумнівно, відбивається на вартості відповідних приладів. В якості альтернативних матеріалів для виготовлення прозорих провідних плівок розглядаються вуглецеві наноструктури (УНС), до числа яких відносяться вуглецеві нанотрубки (ВНТ), графены та ін.

Завдяки вдалому поєднанню високої електропровідності, теплопровідності, прозорості, гнучкості, механічної, термічної і хімічної стабільності такі матеріали мають великі перспективи, для реалізації яких необхідно оволодіти технологією отримання вуглецевих наноструктур з високим ступенем однорідності основних характеристик. У зв’язку з цим на отримання УНТ з фіксованими характеристиками спрямовані зусилля багатьох лабораторій світу. В роботі [1], виконаної в Univ. of Clemson (США), авторам вдалося не тільки синтезувати одношарові УНТ переважно з металевими властивостями, але і виготовити з них прозору провідну плівку досить високої якості. Зразки одношарових УНТ з вмістом нанотрубок 40-60%, отримані стандартним електродуговим способом, піддавали термообробці при температурі 300 ос на повітрі протягом 30 хв, після чого протягом 24 годин промивали в розчині азотної кислоти (2.6 М), піддавали центрифугированию, промивали в деіонізованої води і просушували у вакуумі. Очищені таким способом зразки УНТ протягом 1 години обробляли розчином 1-докосилоксиметил пірену (DomP) в тетрагідрофурані (THF), після чого суспензію протягом 24 годин піддавали ультразвукової обробки і протягом 15 хв. центрифугированию з метою поділу металевих і напівпровідникових УНТ. Факт суттєвого збагачення зразків металевими УНТ підтверджують результати вимірювання спектрів комбінаційного розсіювання. Отримані зразки УНТ, що містять переважно металеві нанотрубки, використовували для виготовлення прозорих провідних плівок трьома методами:

а) суспензію УНТ (2 мг) в безводному диметилфталате (DMF) (20 мл) після ретельного перемішування і ультразвукової обробки протягом 24 годин наносили за допомогою розпилювача в атмосфері аргону при температурі 200оС на скляну підкладку;

б) суспензію УНТ (10 мг) в додецилсульфате натрію (SDS) (25 мг) з додаванням 25 мл деіонізованої води, після ультразвукової обробки (16 год.) і центрифугування (20 хв.) наносили за допомогою розпилювача на скляну підкладку в атмосфері аргону при температурі 150оС, (отриману плівку кілька разів промивали деіонізованої водою (без перемішування) і просушували на повітрі);

в) суспензію, що містить УНТ (5 мг), SDS (1.25 г) і деионизованную воду (125 мл) після ультразвукової обробки (16 год.) і центрифугування (20 хв.) піддавали вакуумної фільтрації з використанням фільтра на основі окису алюмінію.

У всіх випадках перенесення отриманих плівок на прозору підкладку з метою дослідження оптичних характеристик проводили за допомогою липкої стрічки. Вимірювання спектрів пропускання отриманих плівок УНТ показують, що прозорість зразків для випромінювання з λ = 550 нм становить 80%, що є достатнім для використання плівок в гнучких дисплеїв і інших подібних пристроях.

А. Єлецький

1. F. Lu et al., Chem. Phys. Lett. 497, 57 (2010).

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *