211service.com
Klara kol-nanorörsfilmer
Den första elektroniska produkten som använder kolnanorör är planerad att komma ut på marknaden i år. Unidym , en startup baserad i Menlo Park, Kalifornien, planerar att börja sälja rullar av sina kol-nanorör-belagda plastfilmer under andra halvan av 2009.
Nanorör krympplast: Ett litet prov av den kol-nanorör-belagda plastfilmen som kunde användas som genomskinliga elektroder i pekskärmar, roll-up-skärmar och tunnfilmssolceller.
De genomskinliga, ledande filmerna kan göra tillverkningen av LCD-skärmar snabbare och billigare. De kan förlänga livslängden på pekskärmar som används i bankomater och snabbköpskiosker. De kan också bana väg för flexibla tunnfilmssolceller och ljusa, upprullade färgskärmar. Skärmarna kan användas i mobiltelefoner, skyltar och elektroniska böcker och tidskrifter.
I alla dessa applikationer skulle nanorörskivorna ersätta beläggningarna av indiumtennoxid (ITO) som för närvarande används som transparenta elektroder. ITO spricker lätt och är ett dyrare material. Kostnaden för indium har ökat med 100 gånger under de senaste 10 åren, säger Peter Harrop , ordförande för IDTechEx, ett forsknings- och konsultföretag baserat i Cambridge, U.K.
Sean Olson, vice vd för affärsutveckling på Unidym, säger att pekskärmar – som är särskilt känsliga för ITO:s sprödhet – kommer att vara den första marknaden som företaget kommer att rikta sig till. Han säger att Unidym redan arbetar med ledande tillverkare av pekpaneler.
Många bildskärmstillverkare arbetar med produkter som använder de nya filmerna. I oktober demonstrerade Samsung den första prototypen av en 14,3-tums elektronisk pappersenhet i färg gjord med filmerna. Tidigare förra året, vid Society for Information Display-symposium, visade Unidym en LCD-färgprototyp i samarbete med Silicon Display Technology , baserat i Seoul, Korea. Unidym samarbetar också med det japanska kemiföretaget Nippon Kayaku för att tillverka tunnfilmssolceller.
Att använda nanorörsfilmer istället för ITO-beläggningar skulle medföra flera fördelar för bildskärmstillverkare. Kol är ett billigt, rikligt material. Kolnanorör är starkare och mer flexibla än ITO. Det viktigaste är att nanorörsfilmerna är lättare att deponera på plast- och glassubstrat.
Den stora fördelen som LCD-killarna tittar på är inte materialkostnaden, säger Olson. Det går från ITO, som [kräver] vakuumdeponering, till något som är lättare att belägga. Det skulle öka företagets avkastning och sänka produktionskostnaderna.
Den nya filmen är en trasslig matta av kolnanorör på plast. Unidyms metod att tillverka nanorör är ett nyckelteknologiskt genombrott. Elektroniska produkter med kolnanorör har hållits i schack främst på grund av svårigheten att göra rena partier av högpresterande ledande nanorör till rimlig kostnad. Partier av materialet innehåller rör som är både ledande och halvledande. Nanorörens egenskaper beror också på andra faktorer, såsom längd, diameter och antalet väggar som de har.
Unidym använder en kemisk ångavsättningsmetod för att odla materialet. En blandning av kolinnehållande gas och ett metallkatalysatorbelagt substrat upphettas vid en hög temperatur. Kolatomerna från gasen fäster vid substratet och bildar nanorör. Sedan använder företaget reningsprocesser, inklusive oxidation och syrabehandling, för att ta bort oönskade nanorör och föroreningar, som andra former av kol.
Unidym har även patenterat en process för att dispergera nanorören i en vätska. Den använder en roll-to-roll-teknik som liknar utskrift på papper för att avsätta nanorörsbläcket på plast. Företaget kan skriva ut i hastigheter upp till 50 meter i minuten. Olson kommer inte att avslöja mer information men säger att företaget har optimerat dessa tekniker för att få bästa transparenta, ledande filmprestanda.
Minst en annan ITO-ersättning säljs redan. Fujitsu använder en transparent, ledande organisk polymer för att göra pekskärmar. Emellertid bryts polymeren ned med tiden när den utsätts för värme eller ljus, och dess ledningsförmåga är inte tillräckligt hög för användning i LCD-skärmar eller elektroniska pappersskärmar.
Andra potentiella ITO-ersättare arbetar för närvarande med i olika labb. Många forskargrupper gör framsteg med kolmaterialet grafen. University of Michigan elektroteknik och professor i datavetenskap L. Jay Guo har gjort galler av extremt tunna metalltrådar. Han säger att dessa skulle vara mer lämpliga än kolnanorör för att göra elektroder på tunnfilmssolceller eftersom de skulle förbättra ljusabsorptionen. Se det som att koncentrera inkommande solljusenergi till ett mycket tunt lager, säger Guo.
Men Unidyms kol-nanorörfilmer kan vara den första livskraftiga ITO-ersättningen för pekskärmar, flexibla skärmar och tunnfilmssolceller. Unidym utvecklar även utskrivbara tunnfilmstransistorer och bränslecellselektroder med hjälp av kolnanorör.