Ny forskning visar att man lindar in silver nanotrådar, som är lovande för applikationer som flexibla displayer och solceller, med ett ultratunt lager av kol som kallas grafen skyddar strukturerna från skador och kan representera en nyckel till att förverkliga deras kommersiella potential. De nedre bilderna visar hur grafenhölje skyddar nanotrådarna även när de utsätts för 2,5 megawatts energiintensitet per kvadratcentimeter från en högenergilaser, en intensitet som förångar de olindade trådarna. De övre bilderna visar hur de olindade ledningarna skadas med en energiintensitet så lite som 0,8 megawatt per kvadratcentimeter. Kredit:Purdue University foto)
Silver nanotrådar lovar för applikationer som flexibla displayer och solceller, men deras känslighet för skador från högenergisk UV-strålning och hårda miljöförhållanden har begränsat deras kommersialisering.
Ny forskning tyder på att lindning av nanotrådarna med ett ultratunt lager av kol som kallas grafen skyddar strukturerna från skador och kan representera en nyckel till att förverkliga deras kommersiella potential.
"Vi visar att även om du bara har ett material med en atomtjocklek, det kan skydda mot en enorm mängd UV-strålningsskador, sa Gary Cheng, en docent i industriteknik vid Purdue University.
Enheter gjorda av silver nanotrådar och grafen kan användas i solceller, flexibla displayer för datorer och hemelektronik, och framtida "optoelektroniska" kretsar för sensorer och informationsbehandling. Materialet är flexibelt och transparent, ändå elektriskt ledande, och är en potentiell ersättning för indiumtennoxid, eller ITO. 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, sa Suprem Das, en före detta doktorand i Purdue och nu postdoktor vid Iowa State University och The Ames Laboratory.
Dock, en viktig faktor som begränsar kommersiella tillämpningar för silver nanotrådar är deras känslighet för hårda miljöer och elektromagnetiska vågor.
"Strålningsskador är utbredda, sa Das, som ledde arbetet med Purdue doktorand Qiong Nian (uttalas Chung Nee-an). "Skadan uppstår vid medicinsk bildbehandling, i rymdtillämpningar och bara från långvarig exponering för solljus, men vi ser nu att om du lindar silver nanotrådar med grafen kan du övervinna detta problem."
Resultaten publicerades i oktober i tidskriften ACS Nano , publicerad av American Chemical Society. Tidningen skrevs av Das; Nian; doktorander Mojib Saei, Shengyu Jin och Doosan Back; tidigare postdoktoral forskarassistent Prashant Kumar; David B. Janes, en professor i elektro- och datateknik; Muhammad A. Alam, Jai N. Gupta professor i elektro- och datateknik; och Cheng.
Ramanspektroskopi utfördes av Purdue Department of Physics and Astronomy. Resultaten visade att grafenhöljet skyddade nanotrådarna även när de utsattes för 2,5 megawatts energiintensitet per kvadratcentimeter från en högenergilaser, som förångar de olindade trådarna. De olindade ledningarna skadades med en energiintensitet på så lite som 0,8 megawatt per kvadratcentimeter.
"Det verkar som om grafenbeläggningen extraherar och sprider värmeenergi bort från nanotrådarna, " sa han. Grafenen hjälper också till att förhindra fuktskador.
Forskningen är en fortsättning på tidigare resultat som publicerades 2013 och som beskrivs i denna artikel.
