Гнучкість і довговічність плівок і покриттів з вуглецевих нанотрубок безпосередньо пов’язані з їх електронними властивостями

Відкриття, зроблене вченими з Університету Північної Дакоти за підтримки Національного інституту стандартів і технологій (обидва — США), продемонструвало, що гнучкість і довговічність плівок і покриттів з вуглецевих нанотрубок безпосередньо пов’язані з їх електронними властивостями. Дослідження цілком може надати величезний вплив на розвиток гнучких електронних пристроїв, таких як сонячні батареї і носяться сенсори.

Вертикально орієнтовані впорядковані нанотрубки (фото Edson P. Bellido Sosa).

Група під керівництвом Еріка Хобі працює над встановленням взаємозв’язку між провідністю тонких металевих плівок одностінних вуглецевих нанотрубок та їх механічною витривалістю. Звичайно, найпростішим поясненням було те, що металеві вуглецеві нанотрубки проводять заряд краще, коли торкаються один одного (що забезпечує механічне якість плівки). Однак, як вказує р-н Хобі, є й інша, менш очевидне пояснення: провідність і механічна стійкість будуть тим вище, чим більший локальний вигин може витримати плівка без зміни її структури.

Плівок і покриттів з вуглецевих нанотрубок насамперед чекають виробники гнучких прозорих електродів для електронних пристроїв, таких як сонячні батареї. Робота показала, що гнучкість і механічна стійкість цих плівок безпосередньо пов’язані з їх електронними властивостями. За словами Еріка Хобі, це свіжа, ніким досі не висловлена ідея. Все це дозволяє сподіватися, що скоро з’являться більш глибокі дослідження, які зможуть повніше відповісти на питання про причини походження цього взаємозв’язку властивостей, а також показати найбільш цікаві наслідки цього ефекту.

Такі дослідження могли б привести до створення матеріалу, здатного істотно знизити вартість сонячних батарей, а також дати можливість використовувати їх в складається міжнародному виробництві верхнього одягу. Сучасні пристрої з прозорими електродами (тачскріни і просто екрани будь-яких моніторів) і сонячні батареї використовують індій-олов’яний оксид ITO (не забудемо, втім, і про зростання ролі тонких плівок органічних провідників). Але індій — дорогоцінний метал, запасів якого все менше, а ціна — все вище. (Втім, це неповна оцінка недоліків ITO: провідність ITO пропорційна його насиченою жовтизни, тобто хочеш прозорий і не дуже жовтий електрод — примирися з його відносно низькою провідністю, а це позначається на й без того низької ефективності тих же сонячних батарей, або на енерговитратах, як в LCD та букридерах.) Крім того, ITO крихкий, що, на думку р-на Хобі, передбачає неможливість його застосування в пристроях, що вимагають механічної гнучкості.

Останнє, зрозуміло, вірно, але лише частково. Насправді у випадку «гнучкого» застосування шар ITO наносять на гнучку підкладку поліетилентерефталату, і виходить система володіє достатньою гнучкістю навіть для виробництва дисплеїв, сгортаючихся в трубочку. Так, компанія Polymer Vision використовує стандартні EPD-панелі, виготовлені з використанням ITO, і ніяких проблем не знає. А ось зробити гнучку TFT-матрицю і забезпечити надійність контактів при постійному згортання або складанні — це дійсно цікава задача. У Polymer Vision виходить, у Plastic Logic — теж, і крихкість ITO їм абсолютно не заважає. Але що є, то є, просто це далеко не найбільший недолік ITO. Альтернатива — органічні провідники, але тут, звичайно, свої проблеми…

Покриття з одностінних вуглецевих нанотрубок демонструють видатні електронні, механічні та оптичні властивості (прозорість). Особливо цікаво те, що фізичні властивості таких покриттів можуть бути підбудовані під конкретні вимоги шляхом додавання або видалення відносно невеликої кількості нанотрубок.

Підготовлено за матеріалами PhysOrg.

Залишити відповідь

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