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銅納米線薄膜可顯著降低電子設備成本

2011-10-17

銅納米線薄膜可顯著降低電子設備成本

      美國杜克大學的科學家研製出了一種新型納米結構,其具有降低手機、電子閱讀器和iPad等顯示器製造成本的潛力,亦能幫助科學家構建可折疊的電子產品並提升太陽能電池的性能,目前已進入商業製造階段。

       該校的化學家本•威利及其學生亞倫•萊斯梅爾開發出的這種新技術可在水中“管理”銅原子,並形成長而薄但不聚集凝結分佈的納米線。這種納米線隨後可轉變成透明的導電薄膜,覆蓋於玻璃或塑膠之上。這項新的研究表明,銅納米線薄膜與目前用於電子設備和太陽能電池上的薄膜具有相同的特性,但製造成本卻可顯著降低。

       目前連接電子螢幕圖元的薄膜是由銦錫氧化物(ITO)製成的,其透明程度很高,對於資訊也具有良好的傳導性。但ITO薄膜必須通過蒸汽沉積,這個過程十分緩慢,而且含有ITO的設備很容易裂開。此外,銦也是一種昂貴的稀土元素。

       ITO薄膜的替代方法之一是使用含銀納米線的油墨。今年,第一款螢幕由銀納米線製成的手機將會面市。但銀與銦類似,仍然十分昂貴,每千克價格可達1400美元。而相比之下,銅的含量十分豐富,可比銦或者銀充足一千餘倍,價格也要便宜大概100倍,每千克僅為9美元。

       2010年,威利帶領的研究團隊已經表示,有可能研製出能夠覆蓋在玻璃上的銅納米線層,從而形成透明的導電薄膜。但由於銅納米線經常聚集在一起,當時製成的薄膜性能還未達到實際應用的標準,而此次採用的新方法則解決了這一難題。

       研究小組製成的銅納米線還在彎折次數上有了較大突破,在來回彎曲1000次以後,其仍能保持傳導性和形狀。與此相比,ITO薄膜的傳導性和結構在幾次彎折後就會損壞。

       目前威利參與創建的“納米熔爐”公司已開始製造可商業應用的銅納米線,訂單狀況十分火爆。他表示,柔性銅納米線低成本、高效能的特性,使其成了下一代顯示器和太陽能電池的自然選擇。隨著此項技術的不斷發展,未來的顯示器將更加輕薄、可靠,太陽能也將比化石燃料等更具競爭力。

      來源:科技日報


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