211service.com
Heldere koolstof-nanobuisfilms
Het eerste elektronische product dat koolstofnanobuisjes gebruikt, komt dit jaar op de markt. Unidym , een startup gevestigd in Menlo Park, CA, is van plan om in de tweede helft van 2009 rollen van zijn met koolstof-nanobuis gecoate plastic films te gaan verkopen.
Nanobuis krimpfolie: Een klein voorbeeld van de met koolstof-nanobuis gecoate plastic film die zou kunnen worden gebruikt als doorzichtige elektroden in aanraakschermen, roll-up displays en dunne-film zonnecellen.
De transparante, geleidende films zouden de fabricage van LCD-schermen sneller en goedkoper kunnen maken. Ze kunnen de levensduur verlengen van aanraakpanelen die worden gebruikt in geldautomaten en kiosken in supermarkten. Ze kunnen ook de weg vrijmaken voor flexibele dunne-film zonnecellen en heldere, oprolbare kleurendisplays. De displays kunnen worden gebruikt in mobiele telefoons, billboards en elektronische boeken en tijdschriften.
In al deze toepassingen zouden de nanobuisjes de indiumtinoxide (ITO) coatings vervangen die momenteel als transparante elektroden worden gebruikt. ITO scheurt gemakkelijk en is een duurder materiaal. De prijs van indium is de afgelopen 10 jaar 100 keer gestegen, zegt Peter Harrop , voorzitter van IDTechEx, een onderzoeks- en adviesbureau gevestigd in Cambridge, VK.
Sean Olson, vice-president bedrijfsontwikkeling bij Unidym, zegt dat aanraakpanelen - die bijzonder gevoelig zijn voor de broosheid van ITO - de eerste markt zullen zijn waarop het bedrijf zich zal richten. Hij zegt dat Unidym al samenwerkt met toonaangevende fabrikanten van aanraakschermen.
Veel displayfabrikanten werken aan producten met de nieuwe films. In oktober demonstreerde Samsung het eerste prototype van een 14,3-inch kleuren elektronisch papierapparaat gemaakt met de films. Eerder vorig jaar demonstreerde Unidym op het symposium Society for Information Display een kleuren-LCD-prototype in samenwerking met: Silicium Display-technologie , gevestigd in Seoel, Korea. Unidym werkt ook samen met het Japanse chemiebedrijf Nippon Kayaku om dunnefilmzonnecellen te maken.
Het gebruik van nanobuisfilms in plaats van ITO-coatings zou fabrikanten van displays meerdere voordelen opleveren. Koolstof is een goedkoop, overvloedig materiaal. Koolstof nanobuisjes zijn sterker en flexibeler dan ITO. Het belangrijkste is dat de nanobuisfilms gemakkelijker op plastic en glassubstraten kunnen worden afgezet.
Het grote voordeel waar LCD-jongens naar kijken, zijn niet de materiaalkosten, zegt Olson. Het gaat van ITO, dat vacuümafzetting [vereist], naar iets dat gemakkelijker te coaten is. Dat zou de opbrengsten van het bedrijf verhogen en de productiekosten verlagen.
De nieuwe film is een verwarde mat van koolstofnanobuisjes op plastic. De methode van Unidym om nanobuisjes te vervaardigen is een belangrijke technologische doorbraak. Elektronische producten met koolstofnanobuizen zijn op afstand gehouden, voornamelijk vanwege de moeilijkheid om tegen redelijke kosten zuivere batches van hoogwaardige geleidende nanobuizen te maken. Partijen van het materiaal bevatten buizen die zowel geleidend als halfgeleidend zijn. De eigenschappen van nanobuisjes zijn ook afhankelijk van andere factoren, zoals lengte, diameter en het aantal wanden dat ze hebben.
Unidym gebruikt een chemische dampafzettingsmethode om het materiaal te laten groeien. Een mengsel van koolstofhoudend gas en een met metaalkatalysator gecoat substraat wordt op hoge temperatuur verhit. De koolstofatomen uit het gas hechten zich aan het substraat en vormen nanobuisjes. Vervolgens gebruikt het bedrijf zuiveringsprocessen, waaronder oxidatie en zuurbehandeling, om ongewenste nanobuisjes en verontreinigingen, zoals andere vormen van koolstof, te verwijderen.
Unidym heeft ook een proces gepatenteerd om de nanobuisjes in een vloeistof te dispergeren. Het maakt gebruik van een roll-to-roll-techniek die lijkt op afdrukken op papier om de nanobuis-inkt op plastic te deponeren. Het bedrijf kan printen met snelheden tot 50 meter per minuut. Olson wil geen verdere informatie vrijgeven, maar zegt dat het bedrijf deze technieken heeft geoptimaliseerd om de beste transparante, geleidende filmprestaties te krijgen.
Er wordt al minstens één andere ITO-vervanging verkocht. Fujitsu gebruikt een transparant, geleidend organisch polymeer om touchscreens te maken. Het polymeer degradeert echter na verloop van tijd wanneer het wordt blootgesteld aan warmte of licht, en de geleidbaarheid ervan is niet hoog genoeg voor gebruik in LCD's of elektronische papieren displays.
In verschillende labs wordt momenteel gewerkt aan andere mogelijke ITO-vervangingen. Veel onderzoeksgroepen boeken vooruitgang met het koolstofmateriaal grafeen. Professor elektrotechniek en computerwetenschappen aan de Universiteit van Michigan L. Jay Guo heeft roosters gemaakt van extreem dunne metaaldraden. Hij zegt dat deze geschikter zijn dan koolstofnanobuisjes voor het maken van elektroden op dunnefilmzonnecellen, omdat ze de lichtabsorptie zouden verbeteren. Zie het als het concentreren van binnenkomende zonlichtenergie in een zeer dunne laag, zegt Guo.
Maar de koolstof-nanobuisfilms van Unidym kunnen de eerste levensvatbare ITO-vervanging zijn voor aanraakschermen, flexibele displays en dunnefilmzonnecellen. Unidym ontwikkelt ook bedrukbare dunnefilmtransistoren en brandstofcelelektroden met behulp van koolstofnanobuisjes.