En un esfuerzo por mejorar las pantallas táctiles grandes, Paneles de luz LED y células solares infrarrojas montadas en ventanas, Investigadores de la Universidad de Michigan han hecho que el plástico sea conductor y al mismo tiempo lo ha hecho más transparente.

Proporcionan una receta para ayudar a otros investigadores a encontrar el mejor equilibrio entre conductividad y transparencia mediante la creación de una superficie antirreflejos de tres capas. La capa de metal conductor se intercala entre dos materiales "dieléctricos" que permiten que la luz pase fácilmente. Los dieléctricos reducen la reflexión de la capa de plástico y metal entre ellos.

"Desarrollamos una forma de hacer recubrimientos con alta transparencia y conductividad, neblina baja, excelente flexibilidad, fácil fabricación y gran compatibilidad con diferentes superficies, "dijo Jay Guo, Profesor U-M de Ingeniería Eléctrica e Informática, quien dirigió el trabajo.

Previamente, El equipo de Guo había demostrado que era posible agregar una capa de metal a una lámina de plástico para hacerla conductora, una capa muy delgada de plata que, por sí mismo, redujo la transmisión de luz en aproximadamente un 10%.

La transmisión de luz a través del plástico es un poco menor que a través del vidrio, pero su transparencia se puede mejorar con revestimientos antirreflejos. Guo y su colega Dong Liu, profesor invitado en la U-M de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Nanjing, se dieron cuenta de que podían hacer un revestimiento antirreflejos que también fuera conductor.

"Se dio por sentado que la transmitancia del conductor es menor que la del sustrato, pero mostramos que este no es el caso, "dijo Chengang Ji, primer autor del estudio en Comunicaciones de la naturaleza , quien trabajó en el proyecto como Ph.D. estudiante de ingeniería eléctrica e informática. Ji recibió su doctorado de la U-M en 2019.

Los dieléctricos elegidos por el equipo en este caso son el óxido de aluminio y el óxido de zinc. En el lado más cercano a la fuente de luz, el óxido de aluminio refleja menos luz hacia la fuente que la superficie plástica. Luego viene la capa de metal, compuesto de plata con una pequeña cantidad de cobre en él, solo 6,5 nanómetros de grosor, y luego el óxido de zinc ayuda a guiar la luz hacia la superficie plástica. Algo de luz todavía se refleja en el lugar donde el plástico se encuentra con el aire en el lado opuesto, pero en general, la transmisión de luz es mejor que el plástico solo. La transmitancia es del 88,4%, frente al 88,1% solo para el plástico.

Con los resultados de la teoría, el equipo anticipa que otros investigadores podrán diseñar similares flexibles de estilo sándwich, conductores de alta transparencia, que permiten el paso de más luz que el plástico solo.

"Le decimos a la gente lo transparente que puede ser un conductor dieléctrico-metal-dieléctrico, para una conductancia eléctrica objetivo. También les contamos cómo lograr esta alta transmitancia paso a paso, "Dijo Liu.

Los trucos son seleccionar los dieléctricos correctos y luego averiguar el grosor correcto para cada uno para suprimir el reflejo del metal delgado. En general, el material entre el plástico y el metal debe tener un índice de refracción más alto, mientras que el material más cercano a la pantalla o fuente de luz debe tener un índice de refracción más bajo.

Guo continúa haciendo avanzar la tecnología, colaborando en un proyecto que utiliza conductores transparentes en células solares para montaje en ventanas. Estos podrían absorber la luz infrarroja y convertirla en electricidad mientras dejan el espectro visible para iluminar la habitación. También propone pantallas interactivas de gran tamaño y parabrisas de automóviles que pueden derretir el hielo de la misma manera que las ventanas traseras.