Создать гибкий сенсорный дисплей поможет компьютерное моделирование

7 Сентября 2013 в 12:30, Илья Хель 925 просмотров 7

Газета Гарри Поттер

«Живые» газеты из «Гарри Поттера» как пример гибких экранов будущего

Электронные устройства с сенсорными экранами вездесущи, а возможными их делает одна ключевая штука: прозрачные полупроводники. Однако стоимость и физические ограничения материала, из которых обычно делают эти полупроводники, препятствуют прогрессу в направлении гибких устройств с сенсорными экранами.

К счастью, научно-исследовательская группа Университета Пенсильвании и Университета Дьюка обнаружила новый способ разработки прозрачных проводников с использованием металлических нанопроводов, которые могли бы вывести производство недорогих и гибких сенсорных экранов на широкую дорогу.

Исследование было опубликовано в журнале ACS Nano.

В настоящее время стандартным материалом для изготовления прозрачных проводников является оксид индия и олова (ITO), который осаждается в виде двух тонких слоев по обе стороны разделяющей пленки. Контакт в форме пальца или стилуса изменяет электрическое сопротивление между двумя слоями ITO достаточно для того, чтобы фиксировать, когда пользователь прикасается к экрану. Хотя этот материал работает хорошо, его недостатки привели к тому, что ведущие академики этой сферы начали искать альтернативу.

«Есть две проблемы, связанные с ITO: индий достаточно редкий, поэтому его стоимость и доступность составляют существенную проблему, а что более важно в производстве гибких устройств — он хрупкий», — отмечает профессор Карен Уайни, работающая над проектом. — «Мы бы лучше делали сенсорные дисплеи, использующие тонкую гибкую нанопроволоку, но предсказать и оптимизировать свойства таких наноразмерных сетей весьма проблематично».

Ранее мы уже писали, что редким и дорогим элементам в мобильных устройствах вскоре может прийти конец.

Металлические нанопровода относительно недорогие и хорошо сохраняются; они находятся в жидкости и легко рисуются или распыляются на гибкой или жесткой подложке, а не выращиваются в вакууме, как в случае с ITO. Проблема только в том, что первый процесс формирует случайную сеть, а не равномерный слой, как ITO.

Качество листа материала в таком контексте зависит от двух параметров, каждый из которых можно выделить из свойств материала: прозрачность, которая должна быть высокой, и его общее электрическое сопротивление, которое должно быть низким. Для определения электрических свойств сети нанопроводов, однако, понадобится знать длину и диаметр провода, площадь, которую она охватывает, и свойство, известное как контактное сопротивление. Как эти четыре независимых параметра будут влиять на электрические и оптические свойства нанопроводов, пока непонятно.

«Что это означает? Люди будут синтезировать нанопровода, создавать из них сеть, измерять общее сопротивление и оптические свойства этой сети, а потом провозглашать победу, когда измерения покажут хороший результат», — говорит Уайни. — «Проблема в том, что они не знают, почему хорошее является хорошим, а что еще хуже, им не обязательно знать, почему плохое является плохим».

К примеру, низкое общее сопротивление может быть результатом метода синтеза, который произвел неожиданно длинные проводки, или способ обработки, в результате которого упало контактное сопротивление между нанопроводами. Без возможности выделения этих факторов, исследователи не могут определить, какое сочетание параметров будет наиболее успешным.

Ранее группа Уайни работала над моделированием сети нанопроводов в трехмерных нанокомпозитах, в частности, считала количество нанопроводов, необходимых для того, чтобы создать путь подключения от одного конца системы до другого. Профессор Бенджамин Уайли из Дьюка связался с Уайни и поинтересовался, не хочет ли она присоединиться к работе над двумерным моделированием, которое можно применить к созданию нанопроводов из серебра, сфабрикованных его группой.

Пока группа Уайли смогла обеспечить нужную длину, диаметр и площадь сети нанопроводов, команда Уайни смогла использовать симуляцию для работы в обратном направлении, от общего электрического сопротивления сети, для раскрытия неуловимого сопротивления контакта. Альтернативные методы нахождения контактного сопротивления являются трудоемкими и несовместимыми с типичными методами обработки сети.

«Как только мы получаем надежное и релевантное контактное сопротивление, мы можем начинать задаваться вопросом, как нам улучшить общую сопротивляемость листа путем изменения других переменных. В игре с такой симуляцией мы можем увидеть, насколько лучшую сеть получаем, если, например, увеличиваем длину нанопроводов».

Исследователи находятся в поиске оптимального баланса параметров для конкретного применения своей системы. К примеру, увеличение зоны покрытия нанопроводов всегда уменьшает общее электрическое сопротивление, но также уменьшает прозрачность; поскольку все больше и больше нанопроводов складываются в сеть, в результате чего она перестает быть прозрачной и становится серой.

Для разных применений нужны разные типы нанопроводов. Моделирование позволяет ученым понять, как много нанопроводов нужно положить, чтобы достичь зоны Златовласки, где будет наилучшее сочетание прозрачности и сопротивления. Что ж, на пути к нанотехнологиям нам нужно освоить нанопровода.

Создать гибкий сенсорный дисплей поможет компьютерное моделирование

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

7 комментариев

  1. Аноним

    скорей бы

  2. lock

    Ждем.

  3. lock

    Ждем

  4. Invisible

    ждемс

  5. Scienceinmymind

    Молодцы, продолжайте в том же духе. Вы должны найти эту золотую концепцию!

  6. Taras-proger

    Нафига дисплею вообще быть гибким? Любой изгиб сразу добавит геометрических искажений и безнадёжно испортит картинку. А уж сенсорному так подавно. Попробовали бы сначала тетрадь вместо блокнота использовать, а потом бы моделировали. Именно из-за гибкости бумаги блокноты нуждаются в специальной твёрдой обложке, так как без неё можно писать только положив тетрадь на что нибудь твёрдое.

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.