Forskning publicerad i tidskrifterna Material idag kommunikation och Vetenskapliga rapporter har beskrivit hur silver nanotrådar visar sig vara det idealiska materialet för flexibla, pekskärmsteknik samtidigt som man utforskar hur materialet kan manipuleras för att anpassa dess prestanda för andra applikationer. För närvarande, pekskärmsenheter förlitar sig huvudsakligen på elektroder gjorda av indiumtennoxid (ITO), ett material som är dyrt att köpa, dyr att bearbeta och mycket spröd.
Ett team från University of Surrey, ledd av professor Alan Dalton och i samarbete med M-SOLV Ltd, en tillverkare av touchsensorer baserad i Oxford, tittade på alternativa material för att övervinna utmaningarna med ITO, som lider av utbudsosäkerhet. Alternativa material som undersökts som ITO-ersättningar har inkluderat grafen, kolnanorör och slumpmässiga nanotrådsfilmer av metall. Denna studie visade hur silver nanotrådsfilmer har framstått som den starkaste konkurrenten, på grund av transmittanser och konduktiviteter som kan matcha och lätt överträffa ITO:s. Detta är ett material som består av trådar som är över tusen gånger tunnare än ett människohår, som bildar ett sammankopplat ledande nätverk.
Matthew Large, den första författaren om forskningen publicerad i Vetenskapliga rapporter beskrev vikten av dessa senaste resultat. "Vår forskning har inte bara identifierat silver nanotrådar som ett livskraftigt ersättningsmaterial för pekskärm, men har gått ett steg längre för att visa hur en process som kallas "ultrasonication" kan tillåta oss att skräddarsy prestanda. Genom att applicera högfrekvent ljudenergi på materialet kan vi manipulera hur långa silverstavarna i nanostorlek är. Detta gör att vi kan ställa in hur transparenta eller hur ledande våra filmer är, vilket är avgörande för att optimera dessa material för framtida teknologier som flexibla solceller och rullbara elektroniska displayer."
I en tidning som publicerades förra månaden i Material idag kommunikation , samma lag, visade hur silvernanotrådar kan bearbetas med samma laserablationsteknik som vanligtvis används för att tillverka ITO-enheter. Genom att använda denna teknik, teamet producerade en fullt fungerande fem tums multi-touch sensor, identiska med de som vanligtvis används i smartphoneteknik. De fann att den presterade jämförbart med en baserad på ITO men använde betydligt mindre energi för att producera.
"Det här flexibla materialet fungerar inte bara mycket bra, vi har visat att det är ett lönsamt alternativ till ITO i praktiska enheter, " avslutade professor Dalton. "Det faktum att vi kan producera enheter med liknande metoder som för närvarande används, men på ett mindre energikrävande sätt är ett spännande steg mot flexibla prylar som inte bara öppnar dörren för nya applikationer, men gör det på ett mycket grönare sätt."
Maria Cann, en teknolog från M-SOLV och första författare på Materials Today Communications-tidningen tillade ""Vi ser ett stort intresse från våra kunder för silver nanotrådfilmer som en ITO-ersättning för enheter. Detta arbete är ett riktigt viktigt steg för att fastställa exakt vilka sensorkonstruktioner som kan göra bra nanotrådsprodukter. Det faktum att nanotrådsfilmerna bearbetas med samma lasertekniker som ITO gör övergången från ITO till nanotrådar riktigt enkel. Det kommer inte att dröja länge innan vi alla använder nanotrådar i våra elektroniska enheter. "
Laget, nu baserat på University of Sussex, försöker nu utveckla processens skalbarhet för att göra den mer industriellt gångbar. En begränsande faktor är den nuvarande kostnaden för silver nanotrådar. Finansierat av Innovate UK och EPSRC, teamet samarbetar med M-SOLV och en grafenleverantör Thomas Swan för att använda en kombination av nanotråd och grafen i elektroderna för att markant minska kostnaderna.
