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金银纳米粒子3D打印技术使触摸屏更便宜更好

2016-01-08 11:52
论恒
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  日前,来自苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)的一群科学家们开发出了一种3D打印超薄纳米墙(nanowall)的新技术,该3D打印技术能够制造出迄今最透明、导电性能最好的电极,从而使我们随处可见的触摸屏拥有更好的屏幕质量、更精确的响应能力。

  据科学家们解释说,当前主流的触摸屏技术主要依赖于在其表面上覆上一层由导电材料组成的几乎看不见的纳米墙。而当前我们常用的氧化铟锡是一种具有高透明度、但导电率相对较低的材料。

金银纳米粒子3D打印技术使触摸屏更便宜更好

  科学家们这项技术的突破之处在于,他们使用黄金或银的金属纳米粒子3D打印的纳米墙比氧化铟锡更透明、更具导电性,从而能够提供更完美的触摸屏整体体验。

  “过去人们使用氧化铟锡是因为这种材料具有较高的透明度,而且其薄层生产技术已经比较成熟,但它的导电性只是一般。”该研究团队成员、ETH博士生Patrik Rohner解释说。

金银纳米粒子3D打印技术使触摸屏更便宜更好

  而科学家们通过一种被称为Nanodrip的纳米3D打印工艺来打印黄金和银纳米颗粒,在保留了上述材料导电率的同时,又获得了很高的透明度。研究人员名能够把这些电极打印成非常薄的一层——厚度在80到500纳米之间。然而,这又提出了另外一个问题:

  “要想在这些金属制成的导线上即获得高的导电性,又获得很高的透明度,这两个目标是相冲突的。”该研究的负责人、ETH热力学教授Dimos Poulikakos说:“随着金、银导线的截面积增大,其电导率增大,但形成的网格的透明度降低。”

  为了解决这一困境,科学家们使用3D打印技术来打印电极,这样可以精确地只提升导线的高度,使其升至宽度的2到4倍,这样就增加了导线的横截面积,进一步增加了导电性,但是网格的透明度却不会降低。

金银纳米粒子3D打印技术使触摸屏更便宜更好

  为了实现这一点,Poulikakos的团队使用了他们在三年前开发出来的Nanodrip 3D打印工艺——事实上,这种技术就是我们之前报道过的Scrona公司在一颗盐粒上制作世界上最小的彩色图片时使用的技术。而在这次研究中,由黄金或白银纳米粒子制成的油墨被放入一种溶剂中,然后借助一个电场被分散成极小的液体。溶剂很快被蒸发掉,只留下这些小小的3D结构。科学家们就用这些细微的小液滴来进行3D打印,可以打印出极小的结构。

  据了解,这是世界上首次使用3D打印技术制造的触摸屏纳米墙。这种纳米墙不仅比由氧化铟锡制成纳米墙的更加透明,而且更具导电性和成本更低。这是因为氧化铟锡的生产需要高度洁净的室内环境,而金和银纳米颗粒则不需要。

  目前该研究团队的下一计划是找到一种 方法来放大此3D打印过程,以便于将其工业化和用于批量生产。ETH正在与其分拆出来的Scrona公司共同合作来完成这一目标。

 

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