211service.com
Flexibele CRT-beeldschermen
De unieke elektronische eigenschappen van koolstofnanobuisjes maken ze veelbelovend voor een reeks toepassingen, waaronder gebruik als ultra-efficiënte elektronenstralers in heldere, energiezuinige displays. Nu hebben onderzoekers een manier gevonden om koolstofnanobuisjes in plastic platen te modelleren, wat zou kunnen leiden tot flexibele versies van deze displays - en elektronica die je zou kunnen oprollen en in je zak kunnen stoppen.
Verschillende bedrijven, zoals Samsung en Motorola, ontwikkelen op koolstof nanobuisjes gebaseerde displays die profiteren van het feit dat nanobuisjes uiterst efficiënt elektronen kunnen uitzenden. Net als bekende bulky cathode ray tube (CRT)-schermen, gebruiken deze nanobuisversies elektronen om fosforen op een scherm te exciteren om een beeld te produceren. Maar in tegenstelling tot standaard CRT's, kunnen beeldschermen met nanobuisjes plat zijn en verbruiken ze veel minder energie dan andere flat-paneltechnologieën.
De nieuwe methode die is ontwikkeld door onderzoekers van het Rensselaer Polytechnic Institute (RPI), Northeastern University en New Mexico State University, zou kunnen leiden tot flexibele, flatscreen-CRT's. Het proces begint met een voorgevormd oppervlak dat bepaalt waar meerwandige nanobuisjes groeien. Vervolgens gieten de onderzoekers een vloeistof over de nanobuisjes en koken die tot er een polymeer ontstaat. Ze pellen vervolgens het polymeer af, samen met de nanobuisjes. Het polymeer behoudt het nanobuispatroon tot op de posities van individuele nanobuisjes en houdt ze uitgelijnd in één richting.
Voor weergavetoepassingen, waarbij enkele nanobuisjes van andere moeten worden geïsoleerd om de beste efficiëntie te krijgen, strippen de onderzoekers een laag polymeer af om de uiteinden van nanobuisjes bloot te leggen, en branden vervolgens lange of verwarde nanobuisjes af, waardoor er alleen geïsoleerde overblijven. Deze methode heeft een zeer efficiënte elektronenemissie opgeleverd, zeggen de onderzoekers. De resultaten die we hebben gezien behoren tot de beste die in de literatuur zijn gerapporteerd, zegt Swastik Karo , een postdoctoraal onderzoek in materiaalwetenschap en techniek bij RPI en hoofdauteur van het artikel.
Om zeker te zijn, de nanobuisjes met patroon zijn slechts de eerste stap naar een flexibel nanobuis-display, dat, naast de nanobuis-emitters, elektronica nodig heeft voor het adresseren van individuele pixels van het display, en een manier om een vergelijkbare flexibele fosforlaag te maken. De structuur moet ook stevig genoeg zijn om een vacuüm in het apparaat te behouden. Al met al zal het waarschijnlijk nog zeker een paar jaar duren voordat een prototype display klaar is, zegt Kar.
De nanobuis-kunststof composieten kunnen leiden tot andere toepassingen. Het vermogen om patronen van nanobuisjes zorgvuldig te controleren, kan leiden tot andere soorten flexibele, op nanobuisjes gebaseerde elektronica. Ook kunnen de plastic-nanobuisfilms kleine drukveranderingen detecteren: naarmate de plastic film wordt gecomprimeerd, worden de nanobuisjes herschikt, zeggen de onderzoekers, waardoor een detecteerbare verandering in de geleidbaarheid van het materiaal ontstaat. Deze drukgevoeligheid is zoiets als de tastzin, waardoor de onderzoekers hun uitvinding nano-huid noemen.
De RPI-onderzoekers werken ook samen met wetenschappers die nanobuisjes als kleefstof gebruikten, waarbij ze de structuren nabootsen waarmee gekko's zich aan muren kunnen hechten. Het extreem hoge oppervlak van de nanobuisjes zorgt voor voldoende wrijving om twee oppervlakken bij elkaar te houden. Een mogelijkheid die het flexibele plastic gebruikt, is een opgevoerde versie van klittenband.
Het RPI-werk maakt deel uit van een veel grotere onderzoeksinspanning om nanobuisjes te combineren met polymeren en andere flexibele materialen. Flexibele nanobuis-polymeerfilms zullen een groot aantal toepassingen vinden, niet alleen voor elektronica, maar ook voor detectietoepassingen en zelfs optische toepassingen, zegt kalksteen , hoogleraar materiaalkunde en scheikunde aan de Universiteit van Dayton in Ohio, die onlangs een chemische sensor ontwikkelde met nanobuisjes ingebed in plastic. Het is een belangrijk gebied. Nu is het tijd voor mensen om deze dingen in de richting van echte toepassingen te duwen.
Homepage-afbeelding met dank aan Yung Joon Jung, Northeastern University, Boston MA. Bijschrift: een monster van het plastic met ingebedde nanobuisjes van een halve millimeter breed.