Herstellung von Kunststoff transparenter, während auch die elektrische Leitfähigkeit Zugabe

Sie bieten ein Rezept, um Hilfe zu anderen Forschern die beste Balance zwischen Leitfähigkeit und Transparenz, indem sie einen dreischichtigen Antireflexionsoberfläche. Die leitende Metallschicht wird zwischen zwei „dielektrischen“ Materialien sandwichartig angeordnet, das Licht erlauben, leicht zu passieren. Die Dielektrika reduzieren die Reflexion sowohl von der Kunststoff- und Metallschicht zwischen ihnen.

„Wir haben einen Weg entwickelt, um Beschichtungen mit hohen Transparenz und Leitfähigkeit, geringer Trübung, hohen Flexibilität, einfacher Herstellung und großer Kompatibilität mit unterschiedlichen Oberflächen zu machen“, sagte Jay Guo, U-M Professor für Elektrotechnik und Informatik, die die Arbeit geführt.

Zuvor hatte Guo Team gezeigt, dass es möglich war, eine Schicht aus Metall auf eine Kunststofffolie hinzufügen, um es eine sehr dünne Schicht aus Silber zu machen leitfähig, dass, von selbst, reduzierte die Übertragung von Licht um etwa 10%.

Lichtdurchlässigkeit durch Kunststoff ist ein wenig niedriger als durch Glas, aber ihre Transparenz mit Antireflexbeschichtungen verbessert werden. Guo und sein Kollege Dong Liu, Gastprofessor an der U-M von der Nanjing Universität für Wissenschaft und Technologie, realisiert, dass sie eine Antireflex-Beschichtung machen könnte, die auch leitend war.

„Es war selbstverständlich, dass die Durchlässigkeit des Leiters geringer ist als die des Substrats, aber wir zeigen, dass dies nicht der Fall ist“, sagte Chengang Ji, Erstautor der Studie, die in Nature Communications, die an dem Projekt arbeitete als ein Ph.D. Student in Elektro- und Computertechnik. Ji promoviert U-M 2019.

Die Dielektrika von der Mannschaft in diesem Fall ausgewählt sind Aluminiumoxid und Zinkoxid. Auf der Seite, die am nächsten zu der Lichtquelle reflektiert das Aluminiumoxid weniger Licht zurück zu der Quelle als die Kunststoffoberfläche würde. Dann kommt die Metallschicht, bestehend aus Silber mit einer kleinen Menge Kupfer darin, nur 6,5 Nanometer dick, und dann hilft, Zinkoxid, das Licht in die Kunststoffoberfläche zu führen. Etwas Licht wird noch zurückreflektiert, wo der Kunststoff die Luft auf der gegenüberliegenden Seite trifft, aber alles in allem, die Lichtdurchlässigkeit ist besser als der Kunststoff allein. Die Durchlässigkeit beträgt 88,4% gegenüber 88,1% für den Kunststoff allein.

Mit der Theorie Ergebnissen erwartet das Team, dass andere Forscher in der Lage sein werden, ähnlich Sandwich-Stil flexible und hochtransparente Leiter zu entwerfen, das Licht sogar erlauben, durch als der Kunststoff allein.

„Wir sagen den Leuten, wie transparent ein Dielektrikum-Metall-Dielektrikum-Leiter, für eine Ziel elektrische Leitfähigkeit sein könnte. Wir werden sie auch sagen, wie diese hohe Durchlässigkeit zu erreichen, Schritt-für-Schritt“, sagte Liu.

Die Tricks sind die Auswahl der richtigen Dielektrika und dann die richtige Dicke, herauszufinden, für die jeweils die Reflexion des dünnen Metalls zu unterdrücken. Im allgemeinen sollte das Material zwischen dem Kunststoff und Metall hat einen höheren Brechungsindex, während das Material am nächsten zur Anzeige oder Lichtquelle sollte einen niedrigeren Brechungsindex aufweist.

Guo setzt die Technologie nach vorne zu bewegen, an einem Projekt zusammenarbeiten, die für die Montag an Fenstern transparenten Leiter in Solarzellen verwendet. Diese könnten Infrarot-Licht absorbieren und wandeln es in Strom, während das sichtbare Spektrum verlässt den Raum zu erhellen. Er schlägt auch große Panel interaktive Displays und Autoscheiben, das Eis, um die Art und Weise Heckscheiben kann schmelzen kann.

Quelle: University of Michigan. "Making plastic more transparent while also adding electrical conductivity." ScienceDaily. ScienceDaily, 6 July 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/07/200706140903.htm>.