用納米線網路製造靈活可彎曲的電子器件

導言

智能手機可以使用觸摸屏技術，但因表面硬很容易打碎。加州大學河濱分校一個研究團隊嘗試通過從微觀金屬線構建網格層也就是金屬納米線網格來解決這一問題。這種技術可能構成新型靈活可彎曲的顯示器件的關鍵組成部分。

氧化銦錫的不足

標準的智能手機觸摸屏在外部具有玻璃，位於兩層氧化銦錫的導電材料的頂部。這些層非常薄，對光線透明並且傳導少量的電流。當人觸摸屏幕時，手指的壓力稍微彎曲，將兩層氧化銦錫壓在一起。在電阻式觸摸屏中，這改變了層的電阻; 在電容觸摸屏中，壓力產生電路。

銦錫氧化物非常導電，使得觸摸屏以閃電般的快速速度響應用戶的觸摸。但它也非常脆弱，使其不適合更靈活和可彎曲的顯示。另外銦將受制於原料的生產和儲量限制可能難以滿足不斷增長的需求。

潛在替代技術

氧化銦錫的任何替代品都必須是透明的，否則就不用把它用於屏幕。它也必須有很好地電導性。 這些替代物可能包括碳納米管，石墨烯和導電聚合物等

但這些材料都有自己的不足。碳納米管在彼此接觸時通常具有高電阻；石墨烯高度導電、可彎曲並透明。然而，還沒有一個工業規模的工藝生產足夠的石墨烯以滿足需求；導電聚合物易於模製成不同的形狀，導電性足以用於光伏和基於LED的設備，但是它們吸收光的特性意味著它們尚不足以用作氧化銦錫的完全競爭性的替代物。

嘗試金屬納米線網路

銦錫氧化物的有希望的替代物可能是金屬納米線網路。它們由單獨的銀或銅線組成，直徑為幾十到幾百納米，在互連的網格中編織在一起。它們是透明度的，網格的單個線條非常細小，從而不影響整體視線。

銀納米線可以通過硝酸銀和乙二醇在高溫下的化學反應在溶液中製備。當溶液散布在觸摸屏背面時，液體乾燥同時納米線彼此形成連結形成網狀物。

使用銀納米線製造器件比目前的標準銦錫氧化物具有幾個優點。銀的導電性是現有技術的50倍，可用於更多種類的器件。製造銀納米線設備成本也預計會更低。

這種製造方法時其他優點也十分明顯。氧化銦錫被施加到稱為「 濺射 」 的工業過程中的觸摸屏表面，涉及有效地蒸發氧化銦錫，其中一些氧化銦錫在附著在觸摸屏上。但高達70％的材料最終會放在濺射室的壁上，必須在重新使用之前將其去除。氧化銦錫不能直接應用於柔性塑料表面，因為濺射涉及大量的熱量，這會導致塑料的翹曲。

相比之下，金屬納米線在露天的溶液中製成，然後可以通過稱為輥對輥塗的方法噴塗到柔性材料片上。這個過程自20世紀80年代以來一直用於製造太陽能電池板組件。

其它挑戰

金屬納米線網路帶入智能手機市場技術還不成熟。銀和銅在暴露於空氣中時會腐蝕; 研究人員正試圖找到方法用導電聚合物或甚至其他金屬塗覆它們，以保護它們免受空氣污染，而不會犧牲透明度或導電性。另外還有一個挑戰是如何將金屬納米線嵌入柔性材料片之間。

參考來源：美國加州大學

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