国际 2022-01-24 15:24

虽然铟是地球上最稀有的金属之一,但它是普遍存在的电子设备的关键成分。工程师们现在已经演示了一种用石墨烯取代铟的方法,以制造具有完全相同电子性能的设备。铟锡氧化物(ITO)薄膜具有很高的导电性和透光性,这使得它们非常适合各种显示技术,包括LCD、OLED、电子墨水、触摸屏以及LED照明、玻璃涂层和太阳能电池。

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问题是,铟并不常见。虽然从技术上讲,铟的含量要比金和银等元素丰富,但它很少作为一种元素在地壳中被发现,所以它必须作为开采其他金属(通常是锌)的副产品来提取。为此,它出现在欧洲、美国、澳大利亚和日本的关键原材料清单上。

科学家们正在积极寻找更常见的替代品,这并不令人惊讶。之前的工作已经在碳纳米管、铜纳米线或新的玻璃聚合物中找到了有前途的候选材料。现在,在一项新的研究中,来自Paragraf和伦敦玛丽女王大学(Queen Mary University of London)的研究人员可能已经发现了一种,以每个人都喜欢的神奇材料石墨烯的形式存在。

石墨烯是由只有一个原子厚度的碳片组成,并表现出各种有用的电子和光学性质,这当然也是非常重要的,因为碳是地球上最丰富的元素之一。

研究人员首先使用了一种被称为金属有机化学气相沉积的技术,这种技术在透明的基底上沉积一层石墨烯。石墨烯被掺杂了硝酸以增加其导电性,然后激光蚀刻成特定的图案使其成为阳极。该团队表示,由此产生的石墨烯基OLED设备的性能与旧的铟锡氧化物设备一样好。


虽然其他研究表明石墨烯可以作为铟的替代品,但他们生产的任何一种设备都没有石墨烯的效率和导电性高。研究团队指出,关键问题在于,石墨烯通常使用不同的沉积方法铺设在金属催化剂上,然后转移到透明衬底上,这一额外步骤引入了影响性能的杂质。

“由于ITO的重要性和稀缺性,已经有很多替代它的尝试,但到目前为止,还没有在电子或光学器件中发现具有类似性能的材料,”该研究的共同通信作者科林·汉弗莱斯教授说。“我们的论文是世界上首次证明石墨烯可以在电子/光学器件中取代ITO。我们已经证明石墨烯- oled与ito - oled具有相同的性能。”

但在这种所谓的神奇材料成为科学家希望的灵丹妙药之前,还有一些谜题需要解决。尽管铟资源稀缺,但它仍然相对便宜,尽管目前大规模生产石墨烯的成本很高。但这种经济格局正在改变,像Paragraf这样的公司正在开发以更低成本大规模生产石墨烯的生产方法。

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