Научные исследования и технические разработки
по физике. Новости, факты, люди, интервью. Теория и практика.
Каталог статей. Каталог ссылок. Форум. Научно-технические разработки.
Документация, библиотека.
Палата мер и весов. Работа
для физиков. Юмор, сатира, лирика.
Однослойные нанотрубки с металлической проводимостью для прозрачных проводящих пленок
Прозрачные проводящие пленки являются важным элементом многих современных электронных устройств, таких как ноутбуки, смартфоны, солнечные элементы, покрытия, защищающие от электромагнитного облучения и т. п. В настоящее время такие пленки производят в основном из оксида олова и индия (ITO), однако интенсивное развитие информационных технологий привело к дефициту этих элементов, что, несомненно, отражается на стоимости соответствующих приборов. В качестве альтернативных материалов для изготовления прозрачных проводящих пленок рассматриваются углеродные наноструктуры (УНС), к числу которых относятся углеродные нанотрубки (УНТ), графены и др.
Благодаря удачному сочетанию высокой электропроводности, теплопроводности, прозрачности, гибкости, механической, термической и химической стабильности такие материалы имеют большие перспективы, для реализации которых необходимо овладеть технологией получения углеродных наноструктур с высокой степенью однородности основных характеристик. В связи с этим на получение УНТ с фиксированными характеристиками направлены усилия многих лабораторий мира. В работе [1], выполненной в Univ. of Clemson (США), авторам удалось не только синтезировать однослойные УНТ с преимущественно металлическими свойствами, но и изготовить из них прозрачную проводящую пленку достаточно высокого качества. Образцы однослойных УНТ с содержанием нанотрубок 40–60%, полученные стандартным электродуговым способом, подвергали термообработке при температуре 300оС на воздухе в течение 30 мин., после чего в течение 24 часов промывали в растворе азотной кислоты (2.6 М), подвергали центрифугированию, промывали в деионизованной воде и просушивали в вакууме. Очищенные таким способом образцы УНТ в течение 1 часа обрабатывали раствором 1-докосилоксиметил пирена (DomP) в тетрагидрофуране (THF), после чего суспензию в течение 24 часов подвергали ультразвуковой обработке и в течение 15 мин. центрифугированию с целью разделения металлических и полупроводниковых УНТ. Факт существенного обогащения образцов металлическими УНТ подтверждают результаты измерения спектров комбинационного рассеяния. Полученные образцы УНТ, содержащие преимущественно металлические нанотрубки, использовали для изготовления прозрачных проводящих пленок тремя методами:
а) суспензию УНТ (2 мг) в безводном диметилфталате (DMF) (20 мл) после тщательного перемешивания и ультразвуковой обработки в течение 24 часов наносили с помощью распылителя в атмосфере аргона при температуре 200оС на стеклянную подложку;
б) суспензию УНТ (10 мг) в додецилсульфате натрия (SDS) (25 мг) с добавлением 25 мл деионизованной воды, после ультразвуковой обработки (16 час.) и центрифугирования (20 мин.) наносили с помощью распылителя на стеклянную подложку в атмосфере аргона при температуре 150оС, (полученную пленку несколько раз промывали деионизованной водой (без перемешивания) и просушивали на воздухе);
в) суспензию, содержащую УНТ (5 мг), SDS (1.25 г) и деионизованную воду (125 мл) после ультразвуковой обработки (16 час.) и центрифугирования (20 мин.) подвергали вакуумной фильтрации с использованием фильтра на основе окиси алюминия.
Во всех случаях перенос полученных пленок на прозрачную подложку с целью исследования оптических характеристик производили с помощью липкой ленты. Измерения спектров пропускания полученных пленок УНТ показывают, что прозрачность образцов для излучения с λ = 550 нм составляет 80%, что является достаточным для использования пленок в гибких дисплеях и других подобных устройствах.
