Forskare vid University of Sussex kan ha hittat en lösning på det långvariga problemet med sköra smartphoneskärmar.

Professor Alan Dalton och hans team har utvecklat ett nytt sätt att göra smartphone-pekskärmar som är billigare, mindre spröd, och mer miljövänligt. Dessutom, det nya tillvägagångssättet lovar också enheter som använder mindre energi, är mer lyhörda, och inte smutsiga i luften.

Problemet har varit att indiumtennoxid, som för närvarande används för att göra smartphoneskärmar, är spröd och dyr. Den primära beståndsdelen, indium, är också en sällsynt metall och är ekologiskt skadlig att extrahera. Silver, som har visat sig vara det bästa alternativet till indiumtennoxid, är också dyrt. Genombrottet från fysiker vid University of Sussex har varit att kombinera silver nanotrådar med grafen-ett tvådimensionellt kolmaterial. Det nya hybridmaterialet matchar prestandan hos den befintliga tekniken till en bråkdel av kostnaden.

Särskilt, sättet på vilket dessa material sätts ihop är nytt. Grafen är ett enda lager av atomer, och kan flyta på vatten. Genom att skapa en stämpel – lite som en potatisstämpel som ett barn kan göra – kan forskarna plocka upp lagret av atomer och lägga det ovanpå den silverfärgade nanotrådsfilmen i ett mönster. Själva stämpeln är gjord av poly(dimetylsiloxan) - samma sorts silikongummi som används i köksredskap och medicinska implantat.

Professor Dalton, från School of Mathematical and Physical Sciences vid University of Sussex, säger:

"Medan silver nanotrådar har använts i pekskärmar tidigare, ingen har försökt kombinera dem med grafen. Det som är spännande med det vi gör är sättet vi lägger ner grafenlagret. Vi flyter grafenpartiklarna på vattenytan, plocka sedan upp dem med en gummistämpel, lite som en potatisstämpel, och lägg den ovanpå den silverfärgade nanotrådsfilmen i vilket mönster vi vill.

"Och den här banbrytande tekniken är i sig skalbar. Det skulle vara relativt enkelt att kombinera silvernanotrådar och grafen på det här sättet i stor skala med hjälp av sprutmaskiner och mönstrade rullar. Det betyder att sköra mobiltelefonskärmar snart kan vara ett minne blott.

"Tillsättningen av grafen till silvernanotrådsnätverket ökar också dess förmåga att leda elektricitet med omkring en faktor tiotusen. Det betyder att vi kan använda en bråkdel av mängden silver för att få detsamma, eller bättre, prestanda. Som ett resultat kommer skärmarna att vara mer lyhörda och använda mindre ström."

Dr Matthew Large, ledande forskare i projektet inom School of Mathematical and Physical Sciences vid University of Sussex, säger:

"Även om silver också är en sällsynt metall, som indium, mängden vi behöver för att belägga ett givet område är mycket liten i kombination med grafen. Eftersom grafen tillverkas av naturlig grafit – vilket är relativt rikligt – sjunker kostnaden för att göra en beröringssensor dramatiskt.

"En av problemen med att använda silver är att det smutsar ner i luften. Vad vi har funnit är att grafenskiktet förhindrar detta från att hända genom att stoppa föroreningar i luften från att angripa silvret.

"Vad vi också har sett är att när vi böjer hybridfilmerna upprepade gånger ändras inte de elektriska egenskaperna, medan du ser en drift i filmerna utan grafen som människor har utvecklat tidigare. Detta banar vägen mot att en dag utveckla helt flexibla enheter."

Pappret, "Selektiv mekanisk överföringsavsättning av Langmuir grafenfilmer för högpresterande silver nanotråd hybridelektroder", publiceras i tidskriften American Chemical Society Langmuir .