Nederländska forskare vid Eindhoven tekniska universitet har utvecklat en ersättare för indiumtennoxid (ITO), ett viktigt material som används i displayer för alla typer av vardagsprodukter som TV-apparater, telefoner och bärbara datorer, samt i solceller. Tyvärr är indium en sällsynt metall, och de tillgängliga förråden förväntas vara praktiskt taget slut inom så lite som tio år. Ersättningsmaterialet är transparent, ledande film producerad i vatten, och baserat på elektriskt ledande kolnanorör och nanopartiklar av plast. Den är gjord av vanligt tillgängliga material, och utöver det är den också miljövänlig. Resultaten, som också ger nya insikter om ledning i komplexa kompositmaterial, publicerades online i går 10 april av den vetenskapliga tidskriften Naturnanoteknik .

Forskargruppen har kunnat uppnå högre konduktivitet genom att kombinera låga koncentrationer av kolnanorör och leda latex i en billig polystyrenfilm. Nanorören och latexen står tillsammans för mindre än 1 procent av vikten av den ledande filmen. Det är viktigt, eftersom en hög koncentration av kolnanorör gör filmen svart och ogenomskinlig, så koncentrationen måste hållas så låg som möjligt. Forskargruppen leddes av teoretisk fysiker Paul van der Schoot och polymerkemist Cor Koning. Post-doc Andriy Kyrylyuk är den första författaren till tidningen i Naturnanoteknik .

Forskarna använder standard, allmänt tillgängliga nanorör som de löser i vatten. Sedan tillsätter de ledande latex (en lösning av polymerpärlor i vatten), tillsammans med ett bindemedel i form av polystyrenpärlor. När blandningen värms upp, polystyrenpärlorna smälter samman för att bilda filmen, som innehåller ett ledande nätverk av nanorör och pärlor från den ledande latexen. Vattnet, som endast fungerar som ett dispergeringsmedel i produktionen, avlägsnas genom frystorkning. "Formeln" är inte en fråga om lycka, eftersom forskarna först beräknade de förväntade effekterna och även förstår hur den ökade konduktiviteten fungerar.

Konduktiviteten hos den transparenta e-filmen är fortfarande en faktor 100 lägre än den för indiumtennoxid. Men Van der Schoot och Koning förväntar sig att klyftan snabbt kan täppas. "Vi använde vanliga kolnanorör, en blandning av metallledande och halvledande rör ", säger Cor Koning. "Men så fort du börjar använda 100 procent metallrör, konduktiviteten ökar kraftigt. Produktionstekniken för 100 procent metallrör har just utvecklats, och vi förväntar oss att priset kommer att falla snabbt." Men filmens konduktivitet är redan tillräckligt bra för att användas omedelbart som ett antistatiskt lager för skärmar, eller för EMI-skärmning för att skydda enheter och deras omgivning mot elektromagnetisk strålning.

Filmen har en viktig fördel gentemot ITO:den är miljövänlig. Alla material är vattenbaserade, och inga tungmetaller som tenn används. Den nya filmen är också ett bra material för flexibla skärmar.

Forskarna själva är mycket positiva till mångfalden i sitt team, som de anser har gjort ett viktigt bidrag till resultaten. "Vi hade en unik kombination av teoretiker, modelleringsspecialister och människor för att göra praktiska experiment", säger Paul van der Schoot. Utan den kombinationen hade vi inte lyckats.