Wissenschaftler haben den Ersatz von teurem Material für Touchscreens angekündigt

Wissenschaftler am Institute of Materials Science, einer Abteilung der University of Pennsylvania, stellten am 15. Dezember neues Material vor , das Indiumzinnoxid (ITO) ersetzen kann . Das neue Material bleibt in Bezug auf Transparenz, Leitfähigkeit und einfache Herstellung nicht hinter dem weit verbreiteten ITO zurück und überholt es auf Kosten des Endprodukts.

Indiumzinnoxid ist ein transparentes leitfähiges Material, das bei der Herstellung von Displays und Touchscreens verwendet wird. In den letzten 60 Jahren war es für diese Zwecke praktisch unverzichtbar, aber seit den 2000er Jahren sind die Preise für Indium aufgrund der gestiegenen Nachfrage rapide gestiegen.

Derzeit können die Kosten für den Bildschirm bis zu 40% der Kosten des gesamten Geräts betragen. Infolgedessen wird das Befüllen von Geräten billiger und der Bildschirm teurer.

Ingenieure haben lange versucht, einen geeigneten Ersatz für ITO zu finden. Dies ist Aluminiumoxid-Zink und Zinnoxid, dotiert mit Fluor oder Antimon und sogar Graphen . Die Eigenschaften aller alternativen Materialien bleiben jedoch hinter ITO zurück.

Wissenschaftler aus Pennsylvania behaupten, dass ihr Material ITO auf dem Markt ersetzen kann. Sie verwendeten ultradünne Filme (10 nm) aus den sogenannten korrelierende Materialien. Solche Materialien sind Verbundwerkstoffe, sie enthalten sowohl leitende als auch isolierende Komponenten. Infolgedessen weisen sie einzigartige Eigenschaften auf, die in reinen Leitern und Dielektrika nicht zu finden sind.

Wie die Wissenschaftler erklären, ähnelt das Verhalten von Elektronen in den von ihnen verwendeten korrelierenden Metallen dem Verhalten flüssiger Moleküle, während sich Elektronen in gewöhnlichen Metallen wie ein Gas verhalten.

„Wir versuchen, Metalle transparent zu machen, indem wir die effektive Elektronenmasse verändern“, erklärt der Teamleiter Forscher Roman Engel-Herbert, Assistenzprofessor für Materialwissenschaften. - Dazu nehmen wir Materialien, bei denen die elektrostatische Wechselwirkung zwischen Elektronen ihre kinetische Energie weit übersteigt.

Infolge des Effekts einer starken Korrelation von Elektronen „fühlen“ sie sich gegenseitig und verhalten sich wie eine Flüssigkeit und nicht wie ein Gas, in dem die Moleküle fast nicht interagieren. Die elektronische „Flüssigkeit“ bleibt ein guter Leiter, reflektiert das Licht jedoch nicht gut, dh sie wird transparent. “

Um zu berechnen, in welchen Materialien ein ähnlicher Effekt erzielt werden kann, haben sich Wissenschaftler mit der Materialexpertin Karin Rabe zusammengetan. Als Ergebnis der Berechnungen stellten die Wissenschaftler fest, dass Strontiumvanadat und Calciumvanadat für die Rolle dieser Materialien geeignet sind.

Jetzt ist ein Kilogramm Iridium für 750 US-Dollar auf dem Markt. Die Elemente, aus denen Ersatzmaterialien bestehen, sind in der Erdkruste viel häufiger und daher billiger. Ein Kilogramm Vanadium kostet 25 US-Dollar und Strontium und Kalzium - noch weniger.

Laut Wissenschaftlern kann Strontiumvanadat theoretisch auch als Perowskit verwendet werden - ein transparentes Material mit besonderen Eigenschaften, die die Effizienz von Sonnenkollektoren erhöhen.

Jetzt müssen Materialwissenschaftler Pläne für die industrielle Herstellung dieser Materialien einreichen.

Source: https://habr.com/ru/post/de388025/