Em um esforço para melhorar as grandes telas sensíveis ao toque, Painéis de luz LED e células solares infravermelhas montadas em janela, pesquisadores da Universidade de Michigan tornaram o plástico condutivo e, ao mesmo tempo, mais transparente.

Eles fornecem uma receita para ajudar outros pesquisadores a encontrar o melhor equilíbrio entre condutividade e transparência, criando uma superfície anti-reflexo de três camadas. A camada de metal condutora é imprensada entre dois materiais "dielétricos" que permitem que a luz passe facilmente. Os dielétricos reduzem a reflexão das camadas de plástico e metal entre eles.

“Desenvolvemos uma forma de fazer revestimentos com alta transparência e condutividade, névoa baixa, excelente flexibilidade, fácil fabricação e grande compatibilidade com diferentes superfícies, "disse Jay Guo, Professor U-M de engenharia elétrica e ciência da computação, quem liderou o trabalho.

Anteriormente, A equipe de Guo mostrou que era possível adicionar uma camada de metal em uma folha de plástico para torná-la condutora - uma camada muito fina de prata que, por si próprio, reduziu a transmissão da luz em cerca de 10%.

A transmissão da luz através do plástico é um pouco menor do que através do vidro, mas sua transparência pode ser melhorada com revestimentos anti-reflexo. Guo e seu colega Dong Liu, professor visitante da U-M da Universidade de Ciência e Tecnologia de Nanjing, perceberam que podiam fazer um revestimento anti-reflexo que também era condutor.

"Foi dado como certo que a transmitância do condutor é menor do que a do substrato, mas mostramos que este não é o caso, "disse Chengang Ji, primeiro autor do estudo em Nature Communications , que trabalhou no projeto como doutorado. estudante de engenharia elétrica e da computação. Ji recebeu seu doutorado pela U-M em 2019.

Os dielétricos escolhidos pela equipe neste caso são óxido de alumínio e óxido de zinco. No lado mais próximo da fonte de luz, o óxido de alumínio reflete menos luz de volta para a fonte do que a superfície de plástico faria. Em seguida, vem a camada de metal, composto de prata com uma pequena quantidade de cobre, apenas 6,5 nanômetros de espessura, e o óxido de zinco ajuda a guiar a luz para a superfície de plástico. Alguma luz ainda é refletida de volta onde o plástico encontra o ar no lado oposto, mas acima de tudo, a transmissão da luz é melhor do que o plástico sozinho. A transmitância é de 88,4%, de 88,1% apenas para o plástico.

Com os resultados da teoria, a equipe prevê que outros pesquisadores serão capazes de projetar flexíveis em estilo sanduíche semelhantes, condutores altamente transparentes, que permitem ainda mais luz do que o plástico sozinho.

"Dizemos às pessoas o quão transparente um condutor dielétrico-metal-dielétrico poderia ser, para uma condutância elétrica alvo. Também lhes dizemos como alcançar esta alta transmitância passo a passo, "Liu disse.

Os truques são selecionar os dielétricos corretos e, em seguida, descobrir a espessura certa para cada um, a fim de suprimir o reflexo do metal fino. Em geral, o material entre o plástico e o metal deve ter um índice de refração mais alto, enquanto o material mais próximo da tela ou fonte de luz deve ter um índice de refração mais baixo.

Guo continua avançando com a tecnologia, colaborando em um projeto que utiliza condutores transparentes em células solares para montagem em janelas. Eles podem absorver a luz infravermelha e convertê-la em eletricidade, deixando o espectro visível para iluminar a sala. Ele também propõe telas interativas de grandes painéis e pára-brisas de carros que podem derreter o gelo da mesma forma que os vidros traseiros.