Международная команда ученых разрабатывает наноматериал, способный к нанесению чернил, который, по их словам, однажды может стать напыляемым электронным компонентом для ультратонких, легких и сгибаемых дисплеев и устройств.
По мнению команды, этот материал, оксид цинка, может быть включен во многие компоненты будущих технологий, включая мобильные телефоны и компьютеры, благодаря своей универсальности и недавним достижениям в области нанотехнологий.
Адъюнкт-профессор Университета RMIT Энрико Делла Гаспера и доктор Джоэл ван Эмбден возглавили группу мировых экспертов для обзора производственных стратегий, возможностей и потенциальных применений нанокристаллов оксида цинка в журнале Химические обзоры, влиятельный международный журнал.
Профессор Сильвия Гросс из Университета Падуи в Италии и доцент Кевин Киттильствед из Массачусетского университета в Амхерсте в Соединенных Штатах являются соавторами.
"Прогресс в области нанотехнологий позволил нам значительно улучшить и адаптировать свойства и эксплуатационные характеристики оксида цинка, сделав его сверхмалым и с четко определенными характеристиками", - сказала Делла Гаспера из научной школы RMIT.
"Крошечные и универсальные частицы оксида цинка теперь можно получать с исключительным контролем их размера, формы и химического состава на наноуровне", - сказал ван Эмбден, также из научной школы RMIT.
"Все это приводит к точному контролю полученных свойств для бесчисленных применений в оптике, электронике, энергетике, сенсорных технологиях и даже для обеззараживания от микробов".
Небеса - это предел возможностей для распыляемой электроники
Нанокристаллы оксида цинка могут быть превращены в чернила и нанесены в виде ультратонкого покрытия. Этот процесс похож на струйную печать или покраску аэрографом, но покрытие в сотни-тысячи раз тоньше обычного слоя краски.
"Эти покрытия можно сделать очень прозрачными для видимого света, но в то же время с высокой электропроводностью - две фундаментальные характеристики, необходимые для создания сенсорных дисплеев", - сказал Делла Гаспера.
По словам команды, нанокристаллы также можно наносить при низкой температуре, что позволяет наносить покрытия на гибкие подложки, такие как пластик, которые устойчивы к изгибу.
Команда готова сотрудничать с промышленностью для изучения потенциальных применений с использованием их технологий для получения этих покрытий из наноматериалов.
Что такое оксид цинка и как его можно использовать?
Цинк является распространенным элементом в земной коре, и его больше, чем многих других технологически значимых металлов, включая олово, никель, свинец, вольфрам, медь и хром.
"Цинк дешев и уже широко используется в различных отраслях промышленности, его мировое годовое производство исчисляется миллионами тонн", - сказал ван Эмбден.
Оксид цинка является широко изученным материалом, первые научные исследования которого проводились с начала 20-го века.
"Оксид цинка вызвал большой интерес в 1970-х и 1980-х годах благодаря прогрессу в полупроводниковой промышленности. А с появлением нанотехнологий и прогрессом как в методах синтеза, так и в методах анализа оксид цинка быстро превратился в один из самых важных материалов этого столетия", - сказал Делла Гаспера.
Оксид цинка также безопасен, биосовместим и уже содержится в таких продуктах, как солнцезащитные кремы и косметика.
Потенциальные области применения, помимо гибкой электроники, в которых могли бы использоваться нанокристаллы оксида цинка, включают:
Следующие шаги
По словам Деллы Гасперы, для расширения подхода команды от лаборатории до промышленных условий потребуется работа с правильными партнерами.
"Масштабируемость - это проблема для всех типов наноматериалов, включая оксид цинка", - сказал он.
"Возможность воссоздать те же условия, которых мы достигаем в лаборатории, но с гораздо более масштабными реакциями, требует как адаптации типа используемой химии, так и инженерных инноваций в реакционной установке".
В дополнение к этим проблемам масштабируемости команде необходимо устранить недостаток электропроводности, присущий нанокристаллическим покрытиям по сравнению с промышленными эталонами, которые основаны на более сложных физических осаждениях. Внутренняя структура нанокристаллических покрытий, которая обеспечивает большую гибкость, ограничивает способность покрытия эффективно проводить электричество.
"Мы и другие ученые по всему миру работаем над решением этих проблем, и достигнут значительный прогресс", - сказал Делла Гаспера.
Он видит большие возможности для сотрудничества с другими организациями и отраслевыми партнерами для решения подобных задач.
"Я уверен, что при правильном партнерстве эти проблемы могут быть решены", - сказал Делла Гаспера.
Комментарии