Новая высокоэффективная гибкая медная нанопроволока, впервые разработанная в Университете Дьюка в США в прошлом году и в настоящее время коммерциализируемая в дочерней компании под названием NanoForge Corporation, может снизить стоимость производства солнечных элементов.
Кроме того, медная нанопроволока может заменить используемое в настоящее время прозрачное проводящее покрытие для жидкокристаллических дисплеев и плоских дисплеев — оксид индия-олова (ITO) — на экранах мобильных телефонов, электронных книг и iPad. И это может помочь инженерам создавать складную электронику.
Доцент кафедры химии Бенджамин Дж. Уайли, доктор философии, и аспирант Аарон Ратмелл нашли метод, который «организует» атомы меди в воде с образованием длинных тонких нанопроволок без комков. Затем нанопроволоки превращаются в прозрачные проводящие пленки, которые производитель может быстро и легко нанести на стекло или пластик.
Хотя оксид индия и олова очень прозрачен и хорошо передает информацию, пленка ITO должна быть получена из пара в процессе, в 1000 раз более медленном, чем печать газет; и, как только ITO находится в устройстве, он очень легко трескается. Уайли и Ратмелл создали новые медные нанопровода, которые сохраняют свою проводимость и форму при изгибании вперед и назад 1000 раз, поэтому они обладают гораздо большей гибкостью.
Индий также является дорогим редкоземельным элементом, стоимость которого достигает 800 долларов за килограмм. По словам Уайли, эти проблемы побудили всемирные усилия найти менее дорогие материалы, которые могут наносить покрытие или печатать, как чернила, на гораздо более высоких скоростях для изготовления недорогих прозрачных проводящих пленок.
Одной из альтернатив пленке ITO является использование чернил, содержащих серебряные нанопроволоки. Интересно, что Уайли работал над созданием серебряных нанопроводов, когда был аспирантом-исследователем в Вашингтонском университете (2003-2007) под руководством профессора Юнан Ся.
«Первый проект, над которым я работал, — объяснил он в эксклюзивном интервью журналу pv , — заключался в том, чтобы сделать синтез серебряных нанопроволок очень воспроизводимым, потому что в зависимости от используемого источника этиленгликоля мы получали совершенно разные результаты. обнаружили, что загрязняющие вещества в этиленгликоле, ионах железа и хлорида имеют решающее значение для образования серебряных нанопроволок. Последующий патент был лицензирован Cambrios [компания из Саннивейла, Калифорния, которая разрабатывает электронные материалы для индустрии дисплеев]».
В этом году на рынке появится первый сотовый телефон с экраном из серебряных нанопроволок. Но серебро, как и индий, по-прежнему стоит 1400 долларов за килограмм. Медь, с другой стороны, в тысячу раз более распространена, чем индий или серебро, и примерно в 100 раз дешевле, всего 9 долларов за килограмм.
Определив преимущества медных нанопроволок, Wiley решил сделать следующий шаг: коммерциализировать.