據(jù)美國物理學家組織網(wǎng)9月27日(北京時間)報道,美國杜克大學的科學家研制出了一種新型納米結(jié)構(gòu),其具有降低手機、電子閱讀器和iPad等顯示器制造成本的潛力,亦能幫助科學家構(gòu)建可折疊的電子產(chǎn)品并提升太陽能電池的性能,目前已進入商業(yè)制造階段。相關(guān)研究報告發(fā)表在近期出版的《先進材料》網(wǎng)絡版上。
該校的化學家本?威利及其學生亞倫?萊斯梅爾開發(fā)出的這種新技術(shù)可在水中“管理”銅原子,并形成長而薄但不聚集凝結(jié)分布的納米線。這種納米線隨后可轉(zhuǎn)變成透明的導電薄膜,覆蓋于玻璃或塑料之上。這項新的研究表明,銅納米線薄膜與目前用于電子設(shè)備和太陽能電池上的薄膜具有相同的特性,但制造成本卻可顯著降低。
目前連接電子屏幕像素的薄膜是由銦錫氧化物(ITO)制成的,其透明程度很高,對于信息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(shè)備很容易裂開。此外,銦也是一種昂貴的稀土元素,每千克的價格高達800美元左右?!斑@些問題都促使全球的科學家盡力尋找更加經(jīng)濟的材料,如同油墨一般,能更快速地鍍在或印刷在所需的材料表面,形成低成本的透明導電薄膜?!蓖f。
ITO薄膜的替代方法之一是使用含銀納米線的油墨。今年,第一款屏幕由銀納米線制成的手機將會面市。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余倍,價格也要便宜大概100倍,每千克僅為9美元。
2010年,威利帶領(lǐng)的研究團隊已經(jīng)表示,有可能研制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。但由于銅納米線經(jīng)常聚集在一起,當時制成的薄膜性能還未達到實際應用的標準,而此次采用的新方法則解決了這一難題。
研究小組制成的銅納米線還在彎折次數(shù)上有了較大突破,在來回彎曲1000次以后,其仍能保持傳導性和形狀。與此相比,ITO薄膜的傳導性和結(jié)構(gòu)在幾次彎折后就會損壞。
目前威利參與創(chuàng)建的“納米熔爐”公司已開始制造可商業(yè)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(shù)的不斷發(fā)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。
總編輯圈點
這是一項替代性技術(shù),使電子屏幕生產(chǎn)擺脫了對稀缺資源的依賴,降低成本,提高效率;這更是一項顛覆性技術(shù),將改變當前電子產(chǎn)業(yè)的設(shè)計理念,汽車玻璃能成為通透的顯示器,平板電腦可以折疊裝入口袋,透明手機、輕薄可折疊的電子報紙等概念設(shè)計都會成為普及的產(chǎn)品;這也是一項有“錢景”的技術(shù),火爆的訂單可能預示著新一代電子制造業(yè)巨頭的誕生。它能否詮釋科技改變生活、引領(lǐng)未來、創(chuàng)造財富的作用,我們拭目以待。
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