Haciendo plástico más transparente, además de darle la conductividad eléctrica

Proporcionan una receta para ayudar a otros investigadores a encontrar el mejor equilibrio entre la conductividad y la transparencia mediante la creación de una superficie antirreflectante de tres capas. La capa de metal conductor está intercalado entre dos materiales dieléctricos "" que permiten que la luz pase a través fácilmente. Los dieléctricos de reducir la reflexión tanto de la capa de plástico y de metal entre ellos.

"Hemos desarrollado una manera de hacer recubrimientos con alta transparencia y conductividad, turbiedad baja, excelente flexibilidad, facilidad de fabricación y una gran compatibilidad con diferentes superficies," dijo Jay Guo, profesor U-M de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación, que dirigió el estudio.

Anteriormente, el equipo de Guo había demostrado que era posible añadir una capa de metal sobre una lámina de plástico para que sea conductora, una capa muy delgada de plata que, por sí mismo, reduce la transmisión de luz por aproximadamente 10%.

La transmisión de luz a través del plástico es un poco menor que a través del cristal, pero su transparencia se puede mejorar con recubrimientos antirreflectantes. Guo y su colega Dong Liu, profesor visitante en la U-M de la Universidad de Nanjing de Ciencia y Tecnología, se dieron cuenta de que podían hacer un revestimiento anti-reflexión, que también fue conductora.

"Se daba por sentado que la transmitancia del conductor es menor que la del sustrato, pero que muestran que este no es el caso", dijo Chengang Ji, primer autor del estudio en Nature Communications, que trabajó en el proyecto como un Ph.D. estudiante de ingeniería eléctrica e informática. Ji recibió su doctorado de la U-M en 2019.

Los dieléctricos elegido por el equipo en este caso son el óxido de aluminio y óxido de zinc. En el lado más cercano a la fuente de luz, el óxido de aluminio se refleja menos luz a la fuente de la superficie de plástico lo haría. Luego viene la capa de metal, compuesto de plata con una pequeña cantidad de cobre en el mismo, sólo 6,5 nanómetros de espesor, y luego óxido de cinc ayuda a guiar la luz en la superficie de plástico. Parte de la luz reflejada de vuelta todavía se pone donde el plástico se encuentra con el aire en el lado opuesto, pero en general, la transmisión de la luz es mejor que la sola plástico. La transmitancia es 88,4%, desde el 88,1% para el solo plástico.

Con los resultados de la teoría, el equipo anticipa que otros investigadores serán capaces de diseñar estilo sándwich similar, conductores transparentes altamente flexibles, que permiten aún más luz a través de la solos plástico.

"Le decimos a la gente cómo transparente un dieléctrico metal-dieléctrico del conductor podría ser, por una conductancia eléctrica de destino. También les decimos cómo lograr esta alta transmitancia paso a paso", dijo Liu.

Los trucos son la selección de los dieléctricos adecuados y luego averiguar el espesor adecuado para cada uno de suprimir el reflejo del metal fino. En general, el material entre el plástico y el metal debe tener un índice de refracción más alto, mientras que el material más próximo a la pantalla o fuente de luz debería tener un índice de refracción menor.

Guo continúa para mover la tecnología hacia adelante, colaborando en un proyecto que utiliza conductores transparentes en las células solares para el montaje en las ventanas. Estos podrían absorber la luz infrarroja y convertirla en electricidad, dejando el espectro visible para iluminar la habitación. También propone paneles grandes pantallas interactivas y parabrisas de automóviles que pueden derretir el hielo de la manera ventanillas traseras pueden.

fuente: 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>.