Все новости

Гибкие сенсорные экраны удалось удешевить

Российские и европейские химики разработали новую методику химической обработки углеродных нанотрубок

ТАСС, 5 мая. Российские и европейские исследователи разработали новую методику химической обработки углеродных нанотрубок, которая позволит значительно удешевить производство гибких сенсорных экранов на их основе. Об этом в среду сообщила пресс-служба НИТУ "МИСиС" со ссылкой на статью в Journal of Materials Chemistry C.

"Оказалось, что при правильной обработке нанотрубка "раскрывается", что позволяет молекулам присоединяться к ее поверхности не только снаружи, но и изнутри. С помощью методов квантово-химического моделирования мы показали, что подобные процессы ведут к увеличению уровня допирования нанотрубок", - заявил научный сотрудник НИТУ "МИСиС" Константин Ларионов, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Первые углеродные нанотрубки были созданы экспериментальным путем и детально изучены в 1991 году. Как показали первые опыты, они обладают множеством полезных свойств. В частности, эти структуры хорошо проводят тепло и ток, отличаются высокой прочностью и механической устойчивостью. Однако позже ученые выяснили, что нанотрубки очень сложно использовать на практике из-за их малых размеров и сложностей в их соединении и сплетении в единые волокна.

С другой стороны, недавно ученые обнаружили, что одиночные нанотрубки и наборы из них можно использовать в качестве основы для сверхчувствительных детекторов различных газов, гибких сенсорных панелей и других полезных датчиков. К примеру, несколько лет назад ученые из России применили этот наноматериал для создания датчиков аммиака, ацетона и ряда других веществ.

Для решения подобных задач, как отмечает Ларионов, необходимо соединить нанотрубки с молекулами или атомами других веществ, которые заметным образом меняют их электропроводность или характер взаимодействий со светом. В частности, производство сенсорных экранов на базе нанотрубок требует их обработки веществами, которые повышают их электропроводность и делают их поведение более предсказуемым при деформации или растягивании.

Быстрое улучшение нанотрубок

Подобные процедуры значительно повышают стоимость сенсорных панелей, так как для их обработки нужны достаточно дорогие реагенты, содержащие в себе благородные металлы, а также вакуумная камера и очень много времени. Российские ученые и их европейские коллеги нашли простое решение для того, чтобы избавиться от подобных проблем при допировании нанотрубок.

Ларионов и его коллеги обратили внимание на то, что реакции между присадками и стенками нанотрубок обычно происходят только на их "внешней" поверхности, так как на концах этих наноструктур обычно отсутствуют отверстия. Это не позволяет молекулам допирующих веществ проникать внутрь нанотрубок и взаимодействовать с атомами углерода изнутри.

Российские ученые и их европейские коллеги предположили, что эту проблему можно решить, если нагреть нанотрубки до достаточно высокой температуры, около 100-500 градусов Цельсия, что приведет к их частичному раскрытию и позволит молекулам реагентов проникнуть внутрь них. Просчитав последствия подобного нагрева, химики подобрали оптимальную температуру обработки нанотрубок и проверили свою идею на практике.

Как показали тесты, прогрев наноструктур до температуры в 400 градусов Цельсия и их последующее погружение в раствор из спирта и солей золота привело к очень быстрому формированию наночастиц золота на поверхности нанотрубок. Это заметно повысило их электропроводность и сделало их пригодными для использования в качестве основы для гибких сенсорных экранов.

"Мы установили новый рекорд электрической проводимости для углеродных нанотрубок, что играет одну из ключевых ролей для их использования в области гибкой электроники", - подытожил доцент НИТУ "МИСиС" Павел Сорокин.

Теги