Kolnanorör visar potential, men också många utmaningar, för tillverkning av flexibla, bärbar elektronik, enligt en forskningsöversikt i Vetenskap och teknik för avancerade material .

Forskare utvecklar flexibla, töjbara och bärbara optoelektroniska enheter, såsom kroppssensorer som kan ge kontinuerlig övervakning av en persons blodtryck. Dock, juryn är fortfarande ute efter de bästa materialen att använda för att tillverka dessa enheter. Kolnanorör (CNT) visar lovande och vissa utmaningar.

Ying Zhou och Reiko Azumi från Japans National Institute of Advanced Industrial Science and Technology granskade den senaste forskningen om användningen av kolnanorör vid tillverkning av en viktig komponent i optoelektroniska enheter som kallas transparenta konduktiva filmer (TCF). Dessa är tunna filmer av ett material som är optiskt transparent och elektriskt ledande. Marknaden för TCF förväntas uppgå till 1,2 miljarder dollar år 2025. För närvarande de är tillverkade av indiumtennoxid (ITO), som har fördelen av utmärkta elektriska ledande egenskaper men nackdelen med dålig flexibilitet, vilket gör den olämplig för bärbara enheter.

Forskare undersöker flera ITO-alternativ för tillverkning av TCF. Kolnanorörsbaserade enheter är bland dem som visar lovande. CNT är cylindriska rör i nanostorlek med hög teoretisk elektrisk ledningsförmåga. CNT har sjunkit i pris på grund av deras kommersialisering för applikationer som vattenfiltreringssystem, sportutrustning, och batterier och ledare, till exempel, och priserna skulle kunna sänkas ytterligare genom att förbättra tillverkningsprocesserna.

Avkänningsenheter, såsom bärbara pekpaneler, är den mest lovande applikationen för CNT-baserade transparenta ledande filmer. Två företag i Japan använder redan CNT för att tillverka pekskärmar för mobil elektronik. Organiska lysdioder (OLED), som redan används för att tillverka thinner, lättare och effektivare TV-skärmar, är en annan lovande applikation för CNT-baserade TCF. Men andra material som används i deras tillverkning, såsom nanotrådar av metall, har högre konduktivitet och transparens och resulterar därmed i en bättre prestanda.

"Baserat på översikten av tillverkningen, egenskaper och möjliga tillämpningar av CNT-baserade TCF:er, man kan dra slutsatsen att nuvarande CNT-baserade TCF:er fortfarande inte uppfyller kraven på prestanda/kostnad för industriell användning, " skriver forskarna i sin recension publicerad i tidskriften Vetenskap och teknik för avancerade material . Tillverkningskostnaderna måste minskas samtidigt som deras ledningsförmåga och transparens måste förbättras, de säger.

Forskarna rekommenderar framtida undersökningar som bygger på flexibiliteten och töjbarheten hos CNT-baserade TCF:er genom att förbättra deras tillverkning och konduktivitet för att göra dem värdiga utmanare för bärbar optoelektronik.