«Серебряная» нанопленка для гибких солнечных батарей и «электронной кожи»
Новая разработка — ультратонкая прозрачная пленка — прекрасно проводит электрический ток. Она может найти себе применение в электронике, поскольку исследователями наноматериалов Иллинойсского университета в Чикаго (США) и Университета Корё (Южная Корея) был найден дешевый и простой способ производства такой пленки. В качестве электропроводящего материала используются серебряные нанопровода. Ее можно будет использовать в экранах цифровой электроники, в том числе и носимой.
Слева — большой фрагмент гибкой пленки с серебряными нанопроводами. Справа — частицы серебряных нанопроводов, видимые под микроскопом.
(С.К. Юн, Университет Корё)
Пленка является гибкой и растягивающейся, поэтому потенциально применение ей может быть найдено в сенсорных дисплеях, носимой электронике, гибких солнечных панелях и «электронной коже». Результаты исследования были опубликованы в издании Advanced Functional Materials.
В новой пленке используются изготовленные из плавленого серебра нанопровода. Она производится методом напыления частиц нанопроводов со сверхзвуковой скоростью посредством крошечного сопла. В результате электрическая проводимость пленки приблизительно соответствует электрической проводимости столового серебра, отмечает ведущий автор исследования заслуженный профессор машиностроения Иллинойсского университета в Чикаго Александр Ярин (Alexander Yarin).
Он также пояснил, что серебряные нанопровода — тонкие частицы большой длины. Длина нанопровода составляет примерно 20 микрон. Если сложить вместе четыре таких провода, то их общая длина будет примерно равна толщине человеческого волоса. Можно ли считать такие провода длинными? Оказывается, можно, поскольку их диаметр в тысячу раз меньше длины, что значительно меньше длины волны видимого света. Это свойство позволяет минимизировать рассеяние света.
Исследователи поместили частицы нанопроводов в воду и распылили их при помощи сопла Лаваля, которое своими геометрическими характеристиками подобно реактивному двигателю, но при этом его диаметр составляет всего несколько миллиметров.
Жидкость в процессе распыления испаряется, поясняет профессор Ярин. Когда нанопровода, наносимые со сверхзвуковой скоростью, ударяются в поверхность, они сплавляются друг с другом воедино, поскольку их кинетическая энергия преобразуется в тепло.
Идеальной скоростью для данного процесса, по мнению профессора Ярина, являются 400 метров в секунду. Если энергия слишком велика (например, при скорости 600 метров в секунду), провода могут быть повреждены. Если же скорость слишком низкая (например, 200 метров в секунду), ее будет попросту недостаточно для того, чтобы сплавить провода.
Исследователи наносили нанопровода и на пластиковую пленку, и на трехмерные объекты. Оказалось, что форма поверхности, на которую наносятся нанопровода, не имеет значения.
Прозрачную пластиковую пленку можно изгибать и растягивать в семь раз от ее изначальной длины, и она продолжит работать, дополняет вышесказанное соавтор исследования профессор машиностроения Университета Корё Сэм Юн (Sam Yoon).
Ранее в этом году Александр Ярин и Сэм Юн со своими коллегами создали прозрачную электропроводящую пленку нанесением медного гальванопокрытия на «коврик» из нановолокна. В сравнении с пленкой, изготовленной с использованием меди, новая разработка исследователей, предполагающая нанесение серебряных нанопроводов, характеризуется более высокой масштабируемостью и дает возможность производить ее в больших объемах.
Ее проще и дешевле производить, поскольку процесс ее производства осуществляется всего в один, а не в два шага.
По материалам sciencedaily.com