(Phys.org) – Forskare har skapat en ny typ av transparent elektrod som kan hitta användningsområden i solceller, flexibla displayer för datorer och hemelektronik och framtida "optoelektroniska" kretsar för sensorer och informationsbehandling.

Elektroden är gjord av silver nanotrådar täckta med ett material som kallas grafen, ett extremt tunt lager kol. Hybridmaterialet visar lovande som en möjlig ersättning för indiumtennoxid, eller ITO, används i genomskinliga elektroder för pekskärmsmonitorer, mobiltelefonskärmar och platt-tv. Industrin letar efter alternativ till ITO på grund av nackdelar:Det är relativt dyrt på grund av begränsat överflöd av indium, och den är oflexibel och försämras med tiden, blir spröda och hindrar prestanda.

"Om du försöker böja ITO spricker den och slutar sedan att fungera ordentligt, " sa Purdue University doktorand Suprem Das.

Hybridmaterialet kan representera ett steg mot innovationer, inklusive flexibla solceller och färgmonitorer, flexibla "heads-up"-displayer i bilvindrutor och informationsdisplayer på glasögon och visir.

"Nyckelinnovationen är ett material som är transparent, ändå elektriskt ledande och flexibel, sa David Janes, professor i el- och datateknik.

Forskningsresultat beskrevs i en artikel som publicerades online i april i tidskriften Avancerade funktionella material . Tidningen finns tillgänglig online på http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201300124/full. Den skrevs av Das; besökande student Ruiyi Chen; doktorander Changwook Jeong och Mohammad Ryyan Khan; Janes och Muhammad A. Alam, en Purdue-professor i el- och datateknik.

Hybridkonceptet föreslogs i tidigare publikationer av Purdue-forskare, inklusive en artikel från 2011 i tidskriften Nanobokstäver . Konceptet representerar ett allmänt tillvägagångssätt som skulle kunna tillämpas på många andra material, sa Alam, som var medförfattare till Nanobokstäver papper.

"Detta är en vacker illustration av hur teori möjliggör ett grundläggande nytt sätt att konstruera material i nanoskala och skräddarsy dess egenskaper, " han sa.

Sådana hybridstrukturer skulle kunna göra det möjligt för forskare att övervinna "elektrontransportflaskhalsen" hos extremt tunna filmer, kallas tvådimensionella material.

Att kombinera grafen och silver nanotrådar i ett hybridmaterial övervinner nackdelarna med varje material individuellt:grafen och nanotrådar leder elektricitet med för mycket motstånd för att vara praktiskt för transparenta elektroder. Ark av grafen är gjorda av enskilda segment som kallas korn, och motståndet ökar vid gränserna mellan dessa korn. Silver nanotrådar, å andra sidan, har högt motstånd eftersom de är slumpmässigt orienterade som ett virrvarr av tandpetare vända åt olika håll. Denna slumpmässiga orientering ger dålig kontakt mellan nanotrådar, vilket resulterar i högt motstånd.

"Så inget är bra för att leda elektricitet, men när du kombinerar dem i en hybridstruktur, dom är, " sa Janes.

Grafenet är draperat över silvernanotrådarna.

"Det är som att lägga ett ark cellofan över en skål med nudlar, " sa Janes. "Grafenen lindar runt silvernanotrådarna och sträcker sig runt dem."

Fynden visar att materialet har en låg "plåtmotstånd", " eller det elektriska motståndet i mycket tunna materiallager, som mäts i enheter som kallas "kvadrater". Vid 22 ohm per kvadrat, det är fem gånger bättre än ITO, som har ett plåtmotstånd på 100 ohm per kvadrat.

Dessutom, hybridstrukturen visade sig ha liten motståndsförändring när den böjdes, medan ITO visar dramatiska ökningar i motstånd när de böjs.

"Allmänheten i det teoretiska konceptet som ligger till grund för denna experimentella demonstration - nämligen 'perkolationsdopning' - tyder på att det sannolikt kommer att gälla ett brett spektrum av andra 2-D nanokristallint material, inklusive grafen, " sa Alam.

En patentansökan har lämnats in av Purdues Office of Technology Commercialization.