Nel tentativo di migliorare i touchscreen di grandi dimensioni, Pannelli luminosi a LED e celle solari a infrarossi montate su finestra, i ricercatori dell'Università del Michigan hanno reso la plastica conduttiva rendendola anche più trasparente.

Forniscono una ricetta per aiutare altri ricercatori a trovare il miglior equilibrio tra conduttività e trasparenza creando una superficie antiriflesso a tre strati. Lo strato metallico conduttivo è racchiuso tra due materiali "dielettrici" che consentono alla luce di passare facilmente. I dielettrici riducono la riflessione dallo strato di plastica e metallo tra di loro.

"Abbiamo sviluppato un modo per realizzare rivestimenti con elevata trasparenza e conducibilità, foschia bassa, ottima flessibilità, facile fabbricazione e grande compatibilità con diverse superfici, " ha detto Jay Guo, Professore U-M di ingegneria elettrica e informatica, che ha condotto i lavori.

In precedenza, Il team di Guo aveva dimostrato che era possibile aggiungere uno strato di metallo su un foglio di plastica per renderlo conduttivo, uno strato molto sottile di argento che, da solo, ha ridotto la trasmissione della luce di circa il 10%.

La trasmissione della luce attraverso la plastica è leggermente inferiore rispetto a quella attraverso il vetro, ma la sua trasparenza può essere migliorata con rivestimenti antiriflesso. Guo e il suo collega Dong Liu, un professore in visita alla U-M della Nanjing University of Science and Technology, si resero conto che potevano realizzare un rivestimento antiriflesso che fosse anche conduttivo.

"Si dava per scontato che la trasmittanza del conduttore fosse inferiore a quella del substrato, ma dimostriamo che non è così, " disse Chengang Ji, primo autore dello studio in Comunicazioni sulla natura , che ha lavorato al progetto come Ph.D. studente di ingegneria elettrica e informatica. Ji ha ricevuto il suo dottorato da U-M nel 2019.

I dielettrici scelti dal team in questo caso sono ossido di alluminio e ossido di zinco. Sul lato più vicino alla fonte di luce, l'ossido di alluminio riflette meno luce alla sorgente rispetto alla superficie di plastica. Poi arriva lo strato di metallo, composto da argento con una piccola quantità di rame in esso, solo 6,5 nanometri di spessore, e poi l'ossido di zinco aiuta a guidare la luce nella superficie di plastica. Un po' di luce viene ancora riflessa dove la plastica incontra l'aria sul lato opposto, ma nel complesso, la trasmissione della luce è migliore della sola plastica. La trasmittanza è dell'88,4%, dall'88,1% per la sola plastica.

Con i risultati della teoria, il team prevede che altri ricercatori saranno in grado di progettare simili flessibili in stile sandwich, conduttori altamente trasparenti, che lasciano passare ancora più luce rispetto alla sola plastica.

"Diciamo alla gente quanto potrebbe essere trasparente un conduttore dielettrico-metallo-dielettrico, per una conduttanza elettrica target. Diciamo loro anche come ottenere questa alta trasmittanza passo dopo passo, " ha detto Liù.

I trucchi sono selezionare i dielettrici giusti e quindi capire il giusto spessore per ciascuno per sopprimere il riflesso del metallo sottile. Generalmente, il materiale tra la plastica e il metallo dovrebbe avere un indice di rifrazione più elevato, mentre il materiale più vicino al display o alla sorgente luminosa dovrebbe avere un indice di rifrazione più basso.

Guo sta continuando a portare avanti la tecnologia, collaborando a un progetto che utilizza conduttori trasparenti nelle celle solari per il montaggio su finestre. Questi potrebbero assorbire la luce infrarossa e convertirla in elettricità lasciando lo spettro visibile per illuminare la stanza. Propone anche display interattivi a grande pannello e parabrezza per auto che possono sciogliere il ghiaccio come i finestrini posteriori.