Flexible, La electrónica transparente está más cerca de la realidad con la creación de electrodos basados ​​en grafeno en la Universidad de Rice.

El laboratorio del químico de Rice James Tour ha creado películas delgadas que podrían revolucionar las pantallas táctiles, Paneles solares e iluminación LED. La investigación se informó en la edición en línea de ACS Nano .

Flexible, Las pantallas de video transparentes pueden ser la "aplicación asesina" que finalmente ponga al grafeno, la forma de carbono de un solo átomo de espesor altamente promocionada, en el centro de atención comercial de una vez por todas. Tour dijo. Combinado con otros flexibles, componentes electrónicos transparentes que se están desarrollando en Rice y en otros lugares, el avance podría llevar a computadoras que se envuelvan alrededor de la muñeca y células solares que envuelvan casi cualquier cosa.

La película de grafeno híbrido del laboratorio es un fuerte candidato para reemplazar el óxido de indio y estaño (ITO), un producto comercial ampliamente utilizado como transparente, revestimiento conductor. Es el elemento esencial en prácticamente todas las pantallas planas, incluyendo pantallas táctiles en teléfonos inteligentes y iPads, y forma parte de los diodos emisores de luz orgánicos (OLED) y las células solares.

ITO funciona bien en todas estas aplicaciones, pero tiene varias desventajas. El elemento indio es cada vez más raro y caro. También es frágil lo que aumenta el riesgo de que la pantalla se rompa cuando se cae un teléfono inteligente y descarta aún más a ITO como base para pantallas flexibles.

La fina película del Tour Lab combina una lámina de una sola capa de grafeno altamente conductor con una fina rejilla de nanocables de metal. Los investigadores afirman que el material supera fácilmente a ITO y otros materiales de la competencia, con mejor transparencia y menor resistencia a la corriente eléctrica.

"Mucha gente está trabajando en reemplazos de ITO, especialmente en lo que se refiere a sustratos flexibles, "dijo Tour, T.T. y W.F. de Rice Cátedra Chao de Química y profesor de ingeniería mecánica y ciencia de los materiales y de informática. "Otros laboratorios han analizado el uso de grafeno puro. Teóricamente podría funcionar, pero cuando lo pones sobre un sustrato, no tiene una conductividad lo suficientemente alta con una transparencia lo suficientemente alta. Tiene que ser asistido de alguna manera ".

En cambio, dijo el investigador postdoctoral Yu Zhu, autor principal del nuevo artículo, las mallas metálicas finas muestran una buena conductividad, pero los huecos en los nanocables para mantenerlos transparentes los hacen inadecuados como componentes independientes en electrodos conductores.

Pero combinar los materiales funciona a la perfección, Dijo Zhu. La rejilla metálica refuerza el grafeno, y el grafeno llena todos los espacios vacíos entre la cuadrícula. Los investigadores encontraron una rejilla de nanocables de cinco micrones hechos de económicos, el aluminio liviano no restó valor a la transparencia del material.

"Las líneas de cuadrícula de cinco micrones son aproximadamente una décima parte del tamaño de un cabello humano, y un cabello humano es difícil de ver, "Dijo Tour.

Tour dijo que las rejillas metálicas podrían producirse fácilmente en un sustrato flexible mediante técnicas estándar, incluida la impresión de rollo a rollo y de chorro de tinta. Las técnicas para fabricar grandes láminas de grafeno también están mejorando rápidamente, él dijo; Los laboratorios comerciales ya han desarrollado una técnica de producción de grafeno de rollo a rollo.

"Este material está listo para escalar en este momento, " él dijo.

La flexibilidad es casi una ventaja, Zhu dijo:debido a los posibles ahorros de utilizar carbono y aluminio en lugar del costoso ITO. "Ahora, ITO es el único electrodo comercial que tenemos, pero es quebradizo ", dijo." Nuestro electrodo transparente tiene mejor conductividad que ITO y es flexible. Creo que la electrónica flexible se beneficiará mucho ".

En pruebas, encontró que la conductividad de la película híbrida disminuye entre un 20 y un 30 por ciento con las 50 curvas iniciales, pero después de eso, el material se estabiliza. "No hubo variaciones significativas hasta 500 ciclos de plegado, ", Dijo Zhu. Las pruebas de flexión más rigurosas se dejarán a los usuarios comerciales, él dijo.

"No sé cuántas veces una persona enrollaría una computadora, "Tour agregado." Tal vez 1, 000 veces? ¿Diez mil veces? Es difícil ver cómo se desgastaría durante la vida útil que normalmente tendría un dispositivo ".

La película también demostró ser ambientalmente estable. Cuando se presentó el artículo de investigación a finales de 2010, Las películas de prueba habían estado expuestas al medio ambiente en el laboratorio durante seis meses sin deterioro. Despues de un año, siguen siéndolo.

"Ahora que sabemos que funciona bien en sustratos flexibles, esto eleva la eficacia del grafeno a su utilidad potencial, "Dijo Tour.