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下一代触屏材料有了“无铟方案”

2021-07-2211:36:16来源:科技日报

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科技日报北京7月21日电 (实习记者张佳欣)铟作为一种稀有金属,最重要的应用之一是合成为氧化铟锡。这种化合物因其光学透明和导电的特征,成为触摸屏材料的“幕后功臣”。但铟稀缺且价格昂贵,未来甚至有“濒危”风险。现在,澳大利亚悉尼大学的研究人员找到了潜在解决方案:他们开发出一种运用等离子体技术制作不含铟的透明导电薄膜的新方法,新薄膜可灵活操纵,制作过程耗电量小且环境友好。相关研究发表在19日的《太阳能材料和太阳能电池》杂志上。

此次发明的新触摸屏薄膜不含等离子体,但制造过程使用了等离子体技术,这是一种名为HiPIMS的新氧化钨沉积方法。通过此方法,研究人员开发了一种由氧化钨和银组成的纳米复合材料,允许电致变色设备根据用户的需求高效且快速地改变颜色。

利用一种被称为“等离子体溅射”的工艺,研究人员在玻璃上制作了新型超薄的“夹心”材料——一层超薄的银夹在两层氧化钨之间。这种结构的厚度不到100纳米,大约是人类头发宽度的千分之一。

制作过程中,研究人员将氩气和氧气的混合物置于一个强大的电场中,直到该混合物转变为等离子体状态。等离子体被用来轰击一个钨固体目标,从中分离出原子并将它们作为沉积在玻璃表面上的超薄层。

接着,研究人员用金属银重复这个过程,最后第三次用到了嵌入银纳米颗粒的氧化钨。整个过程只需要几分钟,产生的废物极少,比使用铟更便宜。由此生成的薄膜可用于任何玻璃表面,如手机屏幕或窗户。

完成后的等离子薄膜是电致变色的,与对环境光线起反应的变色眼镜不同,如果对该薄膜施加电压则可以改变其透明度和颜色。

悉尼大学生物医学工程学院和物理学院研究员贝南·阿卡万说:“涂有新等离子薄膜的智能窗户可以用来阻挡光线,根据需要阻挡热量。还可涂在任何玻璃表面,根据室外天气进行设置以调节透明度。”

研究人员表示,这种无铟新技术在制造下一代触摸屏设备(如智能手机或电子纸),或用于环境友好的智能窗户和太阳能电池方面,都拥有巨大潜力。目前,这项技术已准备开辟更大规模的商业道路。而他们下一步目标是使其适用于未来的可穿戴电子设备。

责任编辑:刘琰(EN004)

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