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科技工作者之家 2020-07-08
《自然通讯》7月6日报道,美国密歇根大学的研究人员改进了导电塑料配方,通过构建三层防反射表面,使电导率和透明度达到最佳平衡:导电金属层夹在两种“介电”材料之间,使光可以轻易通过。介电材料同时减少了塑料层和金属层的反射。
项目负责人、密歇根大学电子工程与计算机科学教授Jay Guo说:“我们找到了一种方法,使涂层具备了高透明度、高导电性和良好相容性等优点。”
在此之前,Guo的团队已经证实,在塑料层上附加一层极薄的银,能够赋予其导电性,银薄层本身还能减少大约10%的光透射。
塑料的透光率略低于玻璃,涂覆防反射涂层可以提高前者的透光度。因此,Guo和访问学者、南京理工大学研究人员Dong Liu认为,他们可以制造出一种导电防反射涂层来改进塑料的性能。
论文第一作者、2019年获得密歇根大学电气与计算机工程学博士学位的Chengang Ji说:“导体的透光率低于基底材料,这是情理之中的事情,但我们认为这是可以改变的。”
Ji等选择氧化铝和氧化锌作为介电材料。在最靠近光源的一层,是反射光少于塑料表面的氧化铝层。接着光进入银和少量铜组成的纳米金属层(6.5纳米),最后在氧化锌层的引导下进入塑料表面。虽然部分光仍然会在塑料-空气界面被反射回来,但总体的透光率(88.4%)已优于纯塑料的透光率(88.1%)。
基于理论结果,Ji等认为其他研究人员也能设计出类似的三明治式柔性高透明度导体。Liu说:“我们的成果告诉人们,介电层-金属-介电层导体究竟能达到怎样的透明度,以及逐步达到高透光率的方法。”
方法的关键在于选择合适的介电层,然后计算出介电层的适宜厚度,以抑制薄金属层的反射作用。一般来说,塑料与金属之间的材料应该具有较高的折射率,而靠近显示器或光源的材料的折射率应较低。
Guo正在继续推动这项技术的发展。他与合作方正在尝试将太阳能电池中的透明导体用于智能窗户。它们可以吸收红外光并将其转化为电能,同时留下可见光照亮房间。他还提出,可以用这类材料制造能融化冰雪的交互式显示器和汽车挡风玻璃。
科界原创
编译:雷鑫宇
审稿:西莫
责编:程建兰
期刊来源:《自然通讯》
期刊编号:2041-1723
原文链接:https://www.sciencedaily.com/releases/2020/07/200706140903.htm
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