Aanraakschermen met grafeen (video) | Grafeen (graphene)
Aanraakschermen met grafeen (video)

Rice University in de Amerikaanse stad Houston, heeft transparante, indium-vrije flexibele elektroden gemaakt op basis van grafeen. In het laboratorium van Rice-chemicus James Tour is een dunne film ontwikkeld die de fabrikage van aanraakschermen, zonnepanelen en ledverlichting drastisch kan veranderen.

Flexibele, doorzichtige videoschermen kunnen wel eens de ‘killer app’ worden waarmee grafeen (de veelbezongen 1 atoom dikke koolstoflaag) voor eens en voor altijd in de commerciële spotlights komt te staan, aldus James Tour. Gecombineerd met andere transparante flexibele componenten, kan deze doorbraak leiden tot computers die om je pols te dragen zijn en zonnecelen die zowat om alles heen te wikkelen zijn.

De hybride grafeenfilm die in het Rice-lab is ontwikkeld is een serieuze kandidaat ter vervanging van indiumtinoxide, een product veel gebruikt in aanraakschermen als een transparante geleidende coating. Indiumtinoxide is het essentiële onderdeel van bijna alle platte schermen, inclusief aanraakschermen op smartphones en iPads. Ook wordt indiumtinoxide gebruikt in OLEDs en zonnecellen.

Het gebruik van indiumtinoxide kent echter belangrijke nadelen. Het element indium wordt steeds zeldzamer en duurder. Ook is indiumtinoxide erg bros, wat aanraakschermen breekbaar maakt en ongeschikt voor flexibele schermen.

De dunne film van Tour’s laboratorium combineert een enkele laag van hooggeleidend grafeen met een fijnmazig raster van metalen nanodraden. Zowel de laag grafeen en de nanodraden zijn voor het blote oog geheel doorzichtig. Op een substraat van flexibel kunststof kan dus op deze wijze een doorzichtige elektrode worden vervaardigd. Ook kent deze grafeencomposiet veel betere eigenschappen dan indiumtinoxide en andere soortgelijke materialen. Een scherm op basis van grafeen heeft een betere transparantie en minder weerstand tegen elektrische stroom.

“Veel mensen werken aan vervangers voor indiumtinoxide, vooral waar het flexibele substraten betreft”, aldus Tour. “Andere labs hebben gekeken naar het gebruik van puur grafeen. Dat werkt wellicht in theorie, maar als je het dan op een substraat aanbrengt is de geleiding minder goed. Het heeft een beetje hulp nodig.”

Aan de andere kant hebben de metalen nanodraden goede geleidende eigenschappen, maar door de gaten die nodig zijn om het materiaal transparant te houden, zijn de nanodraden op zichzelf ook ongeschikt.
Maar het combineren van de materialen werkt perfect. Het raster van metalen nanodraden versterkt het grafeen en het grafeen vult alle lege ruimten in het raster op. De onderzoekers zagen dat een raster van aluminium nanodraden van vijf micron geen negatief effect hadden op de doorzichtigheid van het materiaal.

“Vijf micron is ongeveer één tiende van een mensenhaar, en die zijn al zeer lastig te zien”, aldus Tour. Met standaard technieken kunnen metalen rasters eenvoudig op een substraat gemaakt worden. Ook de technieken om grote lagen grafeen te maken verbeteren zeer snel, aldus Tour. “Dit materiaal is nu al klaar voor grootschalige productie”, volgens Tour.

Bron: www.engineersonline.nl


3D print schaalmodel structuur grafeen