L'immagine al microscopio elettronico a scansione (SEM) mostra che i nanofili di Ag sono completamente collegati dopo il trattamento laser. Credito:Li et al
Una maglia sottile submicrometrica di nanofili d'argento, trasparente alla luce, altamente elettricamente conduttivo, flessibile ed estensibile, e semplice da realizzare, è stato sviluppato dai ricercatori di KAUST. Il materiale potrebbe trovare impiego in display elettronici flessibili, sensori, celle solari o addirittura incubatrici per neonati.
"L'idea mi è venuta quando ero in ospedale con mio figlio, chi era in incubatrice, " ricorda Atif Shamim. "Mi preoccupavo per l'esposizione dei bambini a tutte le radiazioni elettromagnetiche nella stanza, " dice. Mentre i metalli opachi sono ben noti per la loro conduttività elettrica, fungendo da blocchi alle radiazioni elettromagnetiche, generalmente non sono trasparenti o estensibili. "Non volevamo proteggere le incubatrici dalle radiazioni usando il metallo perché così non saremmo stati in grado di vedere i bambini, " lui spiega.
Esistono pellicole stampate di nanofili metallici in cui i nanofili metallici conduttivi sono così sottili che la luce può passare tra di loro. Però, è stato difficile creare direttamente fogli di nanofili che hanno contemporaneamente un'elevata conduttività, elevata trasparenza, flessibilità ed elasticità. "Ora, abbiamo trovato una soluzione a questo problema, " spiega Weiwei Li, un ricercatore post-dottorato nel team di Shamim.
Primo, il team ha perfezionato il metodo per realizzare nanofili d'argento, adattando il protocollo precedente per realizzare quantità maggiori di nanofili più lunghi. I nanofili potrebbero essere utilizzati direttamente in una nuova formulazione di inchiostro che ha prodotto uno strato uniforme di argento quando applicato mediante serigrafia su un substrato flessibile.
Weiwei Li produce il conduttore, fogli di nanofili trasparenti. Attestazione:KAUST
Grazie alla lunghezza dei nanofili, il team potrebbe ottenere un'elevata conduttività con una copertura relativamente scarsa di nanofili, che a sua volta ha migliorato la trasparenza ottica. In una fase finale di produzione, il team ha utilizzato la sinterizzazione laser per saldare insieme nanofili adiacenti nei punti di contatto:questo ha migliorato ulteriormente la conduttività elettrica riducendo allo stesso tempo lo spessore dello strato d'argento e lasciando passare ancora più luce. Il materiale ha mantenuto le sue prestazioni elettriche anche dopo 1000 cicli di allungamento-rilascio e 1000 cicli di piegatura.
Il team ha testato le prestazioni del loro materiale stampando l'inchiostro conduttivo in modelli che gli hanno permesso di assorbire lunghezze d'onda predeterminate della radiazione elettromagnetica. "Con l'enorme numero di dispositivi wireless, siamo tutti esposti continuamente alle radiazioni elettromagnetiche, " Dice Li. "Abbiamo progettato speciali assorbitori elettromagnetici utilizzando il nostro inchiostro trasparente in grado di assorbire più del 90 percento dei segnali elettromagnetici in una specifica banda di frequenza, " lui spiega.
"Crediamo che questo lavoro andrà a beneficio dello sviluppo di futuri flessibili, elettronica conduttiva trasparente ed estensibile a basso costo e su larga scala, "dice Shamim.
Altre potenziali applicazioni includono rivestimenti che assorbono i radar per coprire la superficie curva degli aerei da combattimento, rendendoli invisibili ai sistemi radar nemici.