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Pellicole trasparenti in nanotubi di carbonio
Il primo prodotto elettronico che utilizza nanotubi di carbonio dovrebbe arrivare sul mercato quest'anno. Unidym , una startup con sede a Menlo Park, in California, prevede di iniziare a vendere i rotoli dei suoi film di plastica rivestiti con nanotubi di carbonio nella seconda metà del 2009.
Nanotubo termoretraibile: Un piccolo campione della pellicola di plastica rivestita di nanotubi di carbonio che potrebbe essere utilizzata come elettrodi trasparenti in schermi tattili, display avvolgibili e celle solari a film sottile.
Le pellicole trasparenti e conduttive potrebbero rendere la produzione di schermi LCD più veloce ed economica. Potrebbero migliorare la durata dei pannelli tattili utilizzati negli schermi dei bancomat e nei chioschi dei supermercati. Potrebbero anche aprire la strada a celle solari flessibili a film sottile e display a colori luminosi e avvolgibili. I display potrebbero essere utilizzati in telefoni cellulari, cartelloni pubblicitari e libri e riviste elettronici.
In tutte queste applicazioni, i fogli di nanotubi sostituirebbero i rivestimenti in ossido di indio e stagno (ITO) attualmente utilizzati come elettrodi trasparenti. ITO si rompe facilmente ed è un materiale più costoso. Il costo dell'indio è aumentato di 100 volte negli ultimi 10 anni, afferma Peter Harrop , presidente di IDTechEx, una società di ricerca e consulenza con sede a Cambridge, nel Regno Unito.
Sean Olson, vicepresidente dello sviluppo aziendale di Unidym, afferma che i touch panel, particolarmente sensibili alla fragilità dell'ITO, saranno il primo mercato a cui l'azienda si rivolgerà. Dice che Unidym sta già lavorando con i principali produttori di pannelli tattili.
Molti produttori di display stanno lavorando su prodotti che utilizzano le nuove pellicole. A ottobre, Samsung ha dimostrato il primo prototipo di un dispositivo cartaceo elettronico a colori da 14,3 pollici realizzato con le pellicole. All'inizio dello scorso anno, al simposio della Society for Information Display, Unidym ha dimostrato un prototipo LCD a colori in collaborazione con Tecnologia di visualizzazione al silicio , con sede a Seoul, Corea. Unidym sta anche lavorando con l'azienda chimica giapponese Nippon Kayaku per produrre celle solari a film sottile.
L'uso di pellicole di nanotubi invece dei rivestimenti ITO porterebbe molteplici vantaggi ai produttori di display. Il carbonio è un materiale economico e abbondante. I nanotubi di carbonio sono più resistenti e flessibili dell'ITO. Ancora più importante, i film di nanotubi sono più facili da depositare su substrati di plastica e vetro.
Il grande vantaggio che i ragazzi LCD stanno cercando non è il costo dei materiali, afferma Olson. Si sta passando da ITO, che [richiede] deposizione sotto vuoto, a qualcosa che è più facilmente rivestito. Ciò aumenterebbe i rendimenti dell'azienda e ridurrebbe i costi di produzione.
Il nuovo film è un tappeto aggrovigliato di nanotubi di carbonio su plastica. Il metodo di Unidym per produrre nanotubi è una svolta tecnologica chiave. I prodotti elettronici con nanotubi di carbonio sono stati tenuti a bada principalmente a causa della difficoltà di produrre lotti puri di nanotubi conduttori ad alte prestazioni a costi ragionevoli. I lotti del materiale contengono tubi che sono sia conduttori che semiconduttori. Le proprietà dei nanotubi dipendono anche da altri fattori, come la lunghezza, il diametro e il numero di pareti che hanno.
Unidym utilizza un metodo di deposizione chimica da vapore per far crescere il materiale. Una miscela di gas contenente carbonio e un substrato rivestito di catalizzatore metallico viene riscaldata ad alta temperatura. Gli atomi di carbonio del gas si attaccano al substrato e formano nanotubi. Quindi l'azienda utilizza processi di purificazione, inclusi ossidazione e trattamento acido, per rimuovere nanotubi e contaminanti indesiderati, come altre forme di carbonio.
Unidym ha anche brevettato un processo per disperdere i nanotubi in un liquido. Utilizza una tecnica roll-to-roll simile alla stampa su carta per depositare l'inchiostro dei nanotubi sulla plastica. L'azienda può stampare a velocità fino a 50 metri al minuto. Olson non divulgherà ulteriori informazioni, ma afferma che l'azienda ha ottimizzato queste tecniche per ottenere le migliori prestazioni del film trasparente e conduttivo.
Almeno un'altra sostituzione ITO è già in vendita. Fujitsu utilizza un polimero organico trasparente e conduttore per realizzare schermi tattili. Tuttavia, il polimero si degrada nel tempo se esposto al calore o alla luce e la sua conduttività non è sufficientemente elevata per l'uso in LCD o display di carta elettronica.
Altri potenziali sostituti ITO sono attualmente in fase di elaborazione in vari laboratori. Molti gruppi di ricerca stanno facendo progressi con il grafene, materiale in carbonio. Professore di ingegneria elettrica e informatica all'Università del Michigan L. Jay Guo ha realizzato griglie di fili metallici estremamente sottili. Dice che questi sarebbero più adatti dei nanotubi di carbonio per realizzare elettrodi su celle solari a film sottile perché aumenterebbero l'assorbimento della luce. Pensalo come la concentrazione dell'energia solare in arrivo in uno strato molto sottile, dice Guo.
Ma i film di nanotubi di carbonio di Unidym potrebbero essere il primo sostituto ITO praticabile per touch screen, display flessibili e celle solari a film sottile. Unidym sta inoltre sviluppando transistor a film sottile stampabili ed elettrodi per celle a combustibile utilizzando nanotubi di carbonio.