Os cientistas anunciaram a substituição de material caro usado para telas sensíveis ao toque

Cientistas do Instituto de Ciência dos Materiais, uma divisão da Universidade da Pensilvânia, em 15 de dezembro apresentaram um novo material que pode substituir o óxido de índio e estanho (ITO). O novo material não fica atrás do ITO amplamente utilizado em transparência, condutividade e facilidade de fabricação, ultrapassando-o ao custo do produto final.

O óxido de índio e estanho é um material condutor transparente usado na fabricação de displays e telas sensíveis ao toque. Nos últimos 60 anos, foi praticamente indispensável para esses fins, mas desde os anos 2000, devido ao aumento da demanda, os preços do índio cresceram rapidamente.

No momento, o custo da tela pode ser de até 40% do custo de todo o dispositivo. Como resultado, o preenchimento dos dispositivos fica mais barato e a tela fica mais cara.

Os engenheiros há muito tentam encontrar um substituto adequado para a ITO. Trata-se de óxido de alumínio-zinco e óxido de estanho dopado com flúor ou antimônio e até grafeno . Mas enquanto as propriedades de todos os materiais alternativos ficam para trás da ITO.

Cientistas da Pensilvânia afirmam que seu material é capaz de substituir a ITO no mercado. Eles usaram filmes ultrafinos (10 nm) dos chamados materiais correlatos. Esses materiais são compostos, contêm componentes condutores e isolantes. Como resultado disso, eles demonstram propriedades únicas que não são encontradas em condutores puros e dielétricos.

Como os cientistas explicam, nos metais correlacionados que eles usam, o comportamento dos elétrons é semelhante ao das moléculas líquidas, enquanto os elétrons nos metais comuns se comportam como um gás.

"Estamos tentando tornar os metais transparentes, alterando a massa efetiva de elétrons", explica o pesquisador líder de equipe Roman Engel-Herbert, professor assistente de ciência dos materiais. - Para isso, utilizamos materiais nos quais a interação eletrostática entre elétrons excede em muito sua energia cinética.

Como resultado do efeito da forte correlação de elétrons, eles "se sentem" um ao outro e se comportam como um líquido, e não como um gás no qual as moléculas quase não interagem. O “líquido” eletrônico continua sendo um bom condutor, mas não reflete bem a luz, ou seja, torna-se transparente ”.

Para calcular em quais materiais um efeito semelhante pode ser alcançado, os cientistas uniram forças com a especialista em materiais Karin Rabe. Como resultado dos cálculos, os cientistas descobriram que o vanadato de estrôncio e o vanadato de cálcio são adequados para o papel desses materiais.

Agora, um quilo de irídio está no mercado por US $ 750. Os elementos que compõem os materiais substitutos são muito mais comuns na crosta terrestre e, portanto, são mais baratos. Um quilograma de vanádio custa US $ 25 e estrôncio e cálcio - ainda menos.

Segundo os cientistas, o vanadato de estrôncio também pode teoricamente ser usado como perovskita - um material transparente com propriedades especiais que aumentam a eficiência dos painéis solares.

Agora, os cientistas de materiais devem enviar planos para a produção industrial desses materiais.

Source: https://habr.com/ru/post/pt388025/