Flexível, a eletrônica transparente está mais perto da realidade com a criação de eletrodos à base de grafeno na Rice University.

O laboratório do químico do Rice James Tour criou filmes finos que podem revolucionar as telas de toque, painéis solares e iluminação LED. A pesquisa foi relatada na edição online do ACS Nano .

Flexível, telas de vídeo transparentes podem ser o "aplicativo matador" que finalmente coloca o grafeno - a forma altamente elogiada de carbono com um único átomo - no centro das atenções comerciais de uma vez por todas, Tour disse. Combinado com outro flexível, componentes eletrônicos transparentes sendo desenvolvidos na Rice e em outros lugares, a descoberta pode levar a computadores que envolvem o pulso e células solares que envolvem praticamente qualquer coisa.

O filme de grafeno híbrido do laboratório é um forte candidato para substituir o óxido de índio e estanho (ITO), um produto comercial amplamente utilizado como transparente, revestimento condutor. É o elemento essencial em praticamente todos os monitores de tela plana, incluindo telas sensíveis ao toque em smartphones e iPads, e faz parte de diodos emissores de luz orgânicos (OLEDs) e células solares.

ITO funciona bem em todos esses aplicativos, mas tem várias desvantagens. O elemento índio é cada vez mais raro e caro. Também é frágil, o que aumenta o risco de quebra da tela quando um smartphone é derrubado e exclui ainda mais o ITO como base para telas flexíveis.

O filme fino do Tour Lab combina uma folha de uma única camada de grafeno altamente condutor com uma grade fina de nanofio de metal. Os pesquisadores afirmam que o material supera facilmente o ITO e outros materiais concorrentes, com melhor transparência e menor resistência à corrente elétrica.

"Muitas pessoas estão trabalhando em substituições de ITO, especialmente no que se refere a substratos flexíveis, "disse Tour, Rice's T.T. e W.F. Chao Chair em Química, bem como professor de engenharia mecânica e ciência dos materiais e de ciência da computação. "Outros laboratórios analisaram o uso de grafeno puro. Pode funcionar teoricamente, mas quando você o coloca em um substrato, ele não tem condutividade alta o suficiente em uma transparência alta o suficiente. Tem que ser ajudado de alguma forma. "

Por outro lado, disse o pesquisador de pós-doutorado Yu Zhu, autor principal do novo artigo, telas finas de metal mostram boa condutividade, mas lacunas nos nanofios para mantê-los transparentes os tornam inadequados como componentes autônomos em eletrodos condutores.

Mas combinar os materiais funciona perfeitamente, Zhu disse. A grade de metal fortalece o grafeno, e o grafeno preenche todos os espaços vazios entre a grade. Os pesquisadores encontraram uma grade de nanofios de cinco mícrons feitos de barato, o alumínio leve não prejudicou a transparência do material.

"As linhas de grade de cinco mícrons têm cerca de um décimo do tamanho de um cabelo humano, e um cabelo humano é difícil de ver, "Tour disse.

Visite as ditas grades de metal podem ser facilmente produzidas em um substrato flexível por meio de técnicas padrão, incluindo impressão rolo a rolo e jato de tinta. As técnicas para fazer grandes folhas de grafeno também estão melhorando rapidamente, ele disse; laboratórios comerciais já desenvolveram uma técnica de produção de grafeno roll-to-roll.

"Este material está pronto para escalar agora, " ele disse.

A flexibilidade é quase um bônus, Zhu disse, devido à economia potencial do uso de carbono e alumínio em vez do caro ITO. "Agora mesmo, ITO é o único eletrodo comercial que temos, mas é frágil, "disse ele." Nosso eletrodo transparente tem melhor condutividade do que ITO e é flexível. Acho que os eletrônicos flexíveis vão se beneficiar muito. "

Em testes, ele descobriu que a condutividade do filme híbrido diminui em 20 a 30 por cento com as 50 curvas iniciais, mas depois disso, o material se estabiliza. "Não houve variações significativas até 500 ciclos de dobra, "Zhu disse. Um teste de dobra mais rigoroso será deixado para os usuários comerciais, ele disse.

"Não sei quantas vezes uma pessoa enrolaria um computador, "Tour adicionado." Talvez 1, 000 vezes? Dez mil vezes? É difícil ver como ele se desgastaria durante a vida útil de você normalmente manter um dispositivo. "

O filme também se mostrou ambientalmente estável. Quando o artigo de pesquisa foi apresentado no final de 2010, os filmes de teste foram expostos ao ambiente no laboratório por seis meses sem deterioração. Depois de um ano, eles permanecem assim.

"Agora que sabemos que funciona bem em substratos flexíveis, isso eleva a eficácia do grafeno à sua utilidade potencial, "Tour disse.