Se necesitan con urgencia películas conductoras transparentes (TCF) flexibles de gran superficie para la electrónica, la optoelectrónica, los dispositivos energéticos y otros campos del futuro. El óxido de indio y estaño (ITO) TCF, que se utiliza ampliamente en la tecnología moderna, enfrenta dificultades para satisfacer las necesidades del desarrollo científico y tecnológico (especialmente una nueva generación de dispositivos electrónicos flexibles) porque el indio es un recurso no renovable y costoso, y el ITO es inherentemente frágil.
Actualmente, se han desarrollado nanopelículas de carbono, nanocables metálicos, polímeros conductores y otros materiales conductores transparentes para reemplazar el ITO. Entre ellos, se considera que una nanopelícula de carbono es uno de los candidatos más prometedores debido a sus excelentes propiedades eléctricas y ópticas, flexibilidad y excelente estabilidad, así como su ligereza, resistencia a la radiación y resistencia a la ultrafatiga, que son particularmente necesarias en el futuro. Aplicaciones aeroespaciales y militares.
Sin embargo, para lograr la aplicación generalizada de TCF flexibles, no sólo es necesario superar la restricción mutua entre transmitancia y conductividad, sino también poder fabricarlos en un área grande o incluso a gran escala. Se trata de un problema complicado que ha desconcertado a los investigadores en el campo de los nanomateriales de carbono e incluso en el campo de los TCF durante muchos años.
Investigadores del Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China han estado involucrados en la investigación fundamental de la preparación, propiedades y aplicaciones potenciales de nanomateriales y nanoestructuras de carbono de baja dimensión durante más de 30 años, y han logrado una serie de importantes e innovadores resultados.
El estudio, titulado "Nanopelículas de carbono flexibles de área grande con transmitancia y conductividad mejoradas sinérgicamente preparadas mediante la reorganización de redes de nanotubos de carbono de pared simple", se publicó en Advanced Materials. .
Basado en su película de nanotubos de carbono conductora transparente independiente desarrollada (CNT TCF) preparada de manera continua y directa mediante el método de soplado de aerosol, en vista de los desafiantes problemas anteriores, Yue Ying, Ph.D. El candidato, bajo la supervisión del profesor Zhou Weiya, propuso una estrategia avanzada de reorganización de la red de nanotubos de carbono (CNNR), diseñó y desarrolló una técnica innovadora de CNNR impulsada por facetas (FD-CNNR) y rompió el cuello de botella de la restricción mutua entre las propiedades clave. de nanopelículas de carbono y logró la fabricación en grandes superficies y la transferencia sin pérdidas de películas de CNT.
Proporciona un plan eficaz para resolver el problema de los FCT flexibles de gran superficie.
Basándose en el mecanismo único de la técnica FD-CNNR, los investigadores introdujeron por primera vez una interacción entre los nanotubos de carbono de pared simple (SWNT) y la reconfiguración de Cu-O, lo que permite que la red SWNT se reorganice en una ruta conductora más eficiente.
Utilizando esta técnica, se diseñaron y prepararon TCF de nanotubos de carbono reorganizados (RNC-TCF), flexibles e independientes, de gran superficie, con tamaño A3 o incluso de un metro de longitud, incluida la película SWNT reorganizada (RSWNT) y la película híbrida de grafeno y SWNT reorganizada. (G-RSWNT), esta última tiene un área de más de 1200 veces mayor que la de las películas híbridas independientes existentes.
Además, la técnica FD-CNNR permite que estas películas livianas exhiban una flexibilidad excelente, con una alta resistencia mecánica mejorada sinérgicamente, una transmitancia y conductividad excepcionales y valores FOM significativos. Los RNC-TCF de gran superficie preparados pueden permanecer independientes en la superficie del agua y pueden transferirse a otros sustratos objetivo sin contaminación ni daños.
Basándose en un TCF G-RSWNT de gran superficie y una capa de cristal líquido, se fabricó una nueva ventana inteligente flexible de tamaño A4 con funciones múltiples como calentamiento rápido, atenuación controlable y desempañamiento. La técnica FD-CNNR no solo se puede extender a la preparación de TCF en áreas grandes o incluso a gran escala, sino que también proporciona una nueva idea para el diseño de TCF y otras películas funcionales.
Este trabajo compensa las deficiencias de la investigación en el campo de las películas híbridas de nanotubos de carbono y grafeno de gran superficie y se espera que promueva la preparación a gran escala de nanopelículas de carbono conductoras de gran superficie, flexibles, independientes, ligeras y transparentes. y sus futuras aplicaciones en los campos de la electrónica flexible, dispositivos fotovoltaicos, ingeniería óptica, inteligencia artificial, arquitectura avanzada, transporte e incluso aeroespacial, etc.
Más información: Ying Yue et al, Nanopelículas de carbono flexibles de área grande con transmitancia y conductividad mejoradas sinérgicamente preparadas mediante la reorganización de redes de nanotubos de carbono de pared simple, Materiales avanzados (2024). DOI:10.1002/adma.202313971
Proporcionado por la Academia China de Ciencias
