La pantalla táctil de un teléfono inteligente es una tecnología impresionante. Muestra información y responde al toque de un usuario. Pero como mucha gente sabe, es fácil romper elementos clave de la transparencia, Capas eléctricamente conductoras que componen incluso la pantalla táctil rígida más resistente. Si son teléfonos inteligentes flexibles, e-paper y una nueva generación de relojes inteligentes tienen éxito, no pueden utilizar la tecnología de pantalla táctil existente.

Tendremos que inventar algo nuevo, algo flexible y duradero, además de ser claro, ligero, eléctricamente sensible y económico. Muchos investigadores están buscando opciones potenciales. Como investigador graduado en la Universidad de California, Orilla, Soy parte de un grupo de investigación que trabaja para resolver este desafío tejiendo capas de malla con hilos microscópicos de metal, construyendo lo que llamamos redes de nanocables metálicos.

Estos podrían formar componentes clave de nuevos sistemas de visualización; También podrían hacer que las pantallas táctiles de los teléfonos inteligentes existentes sean aún más rápidas y fáciles de usar.

El problema del óxido de indio y estaño

La pantalla táctil estándar de un teléfono inteligente tiene vidrio en el exterior, encima de dos capas de material conductor llamado óxido de indio y estaño. Estas capas son muy delgadas, transparente a la luz y conduce pequeñas cantidades de corriente eléctrica. La pantalla se encuentra debajo.

Cuando una persona toca la pantalla, la presión de su dedo dobla el vaso muy levemente, empujando las dos capas de óxido de indio y estaño más juntas. En pantallas táctiles resistivas, que cambia la resistencia eléctrica de las capas; en pantallas táctiles capacitivas, la presión crea un circuito eléctrico.

El óxido de indio y estaño es muy conductor, haciendo que las pantallas táctiles respondan al toque de un usuario con velocidades ultrarrápidas. Pero también es muy frágil, haciéndolo inadecuado para pantallas más flexibles. Además, no hay suficiente indio, producido en gran parte por la refinación de zinc y mineral de plomo, para satisfacer una demanda cada vez mayor.

Posibles reemplazos

Cualquier reemplazo del óxido de indio y estaño debe ser transparente; de ​​lo contrario, No tendría sentido usarlo para una pantalla. También debe conducir bien la electricidad. Algunos reemplazos potenciales para esta capa de óxido de indio y estaño incluyen nanotubos de carbono, grafeno y polímeros conductores

Pero cada uno de ellos tiene sus problemas. Los nanotubos de carbono suelen tener una alta resistencia eléctrica cuando se contactan entre sí, por lo que no funcionan bien como mallas.

El grafeno sería excelente:es muy conductor, flexible y transparente. Sin embargo, Todavía no existe un proceso a escala industrial para producir suficiente grafeno para satisfacer la demanda. Los polímeros conductores se moldean fácilmente en diferentes formas y son lo suficientemente conductores para ser utilizados en algunos dispositivos fotovoltaicos y basados ​​en LED. pero su tendencia a absorber la luz significa que aún no son lo suficientemente buenos para ser utilizados como un reemplazo totalmente competitivo del óxido de indio y estaño.

Explorando redes de nanocables metálicos

Un reemplazo prometedor para el óxido de indio y estaño podrían ser las redes de nanocables metálicos. Están formados por hilos individuales de plata o cobre, de decenas a cientos de nanómetros de diámetro, tejidos juntos en una malla interconectada. Es transparente de la misma manera que lo es una puerta mosquitera:las hebras individuales de la malla son tan pequeñas que no oscurecen la vista general.

Los nanocables de plata se pueden preparar en solución mediante una reacción química entre nitrato de plata y etilenglicol a alta temperatura. Cuando la solución se esparce por la parte posterior de una pantalla táctil (hecha de un material aislante como vidrio o plástico flexible), el líquido se seca y los nanocables forman uniones entre sí, creando la malla.

La producción de dispositivos con nanocables de plata tiene varias ventajas sobre el estándar actual, óxido de indio y estaño. La plata es 50 veces más conductora y se puede utilizar en una variedad más amplia de dispositivos. También se prevé que la fabricación de dispositivos de nanocables de plata sea más barata.

Otros beneficios son obvios cuando se comparan los métodos de fabricación. El óxido de indio y estaño se aplica a la superficie de una pantalla táctil en un proceso industrial llamado "pulverización catódica". "que implica vaporizar eficazmente el óxido de indio y estaño, algunos de los cuales aterrizan en la pantalla táctil. Pero hasta el 70 por ciento del material termina en las paredes de la cámara de pulverización catódica y debe eliminarse antes de poder reutilizarlo. Y el óxido de indio y estaño no se puede aplicar directamente a superficies plásticas flexibles, porque el chisporroteo implica mucho calor, que deformará el plástico.

Por el contrario, Los nanocables de metal se fabrican en una solución al aire libre y luego se pueden rociar sobre láminas de material flexible con un proceso llamado recubrimiento rollo a rollo. Este proceso se ha utilizado desde la década de 1980 para fabricar componentes para paneles solares.

Desafíos restantes

Nadie está preparado para introducir redes de nanocables metálicos en el mercado de los teléfonos inteligentes. La plata y el cobre se corroen cuando se exponen al aire; Los investigadores, incluido mi grupo de laboratorio y muchos otros, están tratando de encontrar formas de recubrirlos con polímeros conductores o incluso con otros metales. para protegerlos del aire sin sacrificar la transparencia ni la conductividad.

Y otro desafío que queda es cómo incrustar nanocables metálicos entre láminas de plástico flexibles. Pero un dia, tal vez no mucho a partir de ahora, Podremos reunir toda esta investigación para crear dispositivos que funcionen plenamente utilizando redes de nanocables metálicos.

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.