Films de nanotubes de carbone transparents

Le premier produit électronique utilisant des nanotubes de carbone devrait arriver sur le marché cette année. Unidym , une startup basée à Menlo Park, en Californie, prévoit de commencer à vendre des rouleaux de ses films plastiques revêtus de nanotubes de carbone au second semestre 2009.

Emballage rétractable pour nanotubes : Un petit échantillon du film plastique recouvert de nanotubes de carbone qui pourrait être utilisé comme électrodes transparentes dans les écrans tactiles, les écrans enroulables et les cellules solaires à couche mince.

Les films transparents et conducteurs pourraient rendre la fabrication d'écrans LCD plus rapide et moins chère. Ils pourraient améliorer la durée de vie des écrans tactiles utilisés dans les écrans des guichets automatiques et les kiosques des supermarchés. Ils pourraient également ouvrir la voie à des cellules solaires flexibles à couche mince et à des écrans couleur lumineux et enroulables. Les écrans pourraient être utilisés dans les téléphones portables, les panneaux d'affichage et les livres et magazines électroniques.

Dans toutes ces applications, les feuilles de nanotubes remplaceraient les revêtements d'oxyde d'indium et d'étain (ITO) qui sont actuellement utilisés comme électrodes transparentes. L'ITO se fissure facilement et est un matériau plus cher. Le coût de l'indium a été multiplié par 100 au cours des 10 dernières années, selon Peter Harrop , président d'IDTechEx, une société de recherche et de conseil basée à Cambridge, au Royaume-Uni.

Sean Olson, vice-président du développement commercial chez Unidym, déclare que les écrans tactiles, particulièrement sensibles à la fragilité de l'ITO, seront le premier marché que la société ciblera. Il dit qu'Unidym travaille déjà avec les principaux fabricants d'écrans tactiles.

De nombreux fabricants d'écrans travaillent sur des produits utilisant les nouveaux films. En octobre, Samsung a présenté le premier prototype d'un appareil de papier électronique couleur de 14,3 pouces fabriqué avec les films. Plus tôt l'année dernière, lors du symposium de la Society for Information Display, Unidym a présenté un prototype d'écran LCD couleur en collaboration avec Technologie d'affichage au silicium , basé à Séoul, en Corée. Unidym travaille également avec la société chimique japonaise Nippon Kayaku pour fabriquer des cellules solaires à couche mince.

L'utilisation de films de nanotubes au lieu de revêtements ITO apporterait de multiples avantages aux fabricants d'écrans. Le carbone est un matériau bon marché et abondant. Les nanotubes de carbone sont plus solides et plus flexibles que l'ITO. Plus important encore, les films de nanotubes sont plus faciles à déposer sur des substrats en plastique et en verre.

Le gros avantage que les gars du LCD recherchent n'est pas le coût des matériaux, dit Olson. Cela passe de l'ITO, qui [nécessite] un dépôt sous vide, à quelque chose qui est plus facilement enduit. Cela augmenterait les rendements de l'entreprise et réduirait les coûts de production.

Le nouveau film est un tapis enchevêtré de nanotubes de carbone sur du plastique. La méthode d'Unidym pour fabriquer des nanotubes est une percée technologique clé. Les produits électroniques avec des nanotubes de carbone ont été tenus à l'écart principalement en raison de la difficulté de fabriquer des lots purs de nanotubes conducteurs de haute performance à un coût raisonnable. Des lots de matériau contiennent des tubes à la fois conducteurs et semi-conducteurs. Les propriétés des nanotubes dépendent également d'autres facteurs, tels que la longueur, le diamètre et le nombre de parois qu'ils ont.

Unidym utilise une méthode de dépôt chimique en phase vapeur pour faire croître le matériau. Un mélange de gaz contenant du carbone et d'un substrat revêtu d'un catalyseur métallique est chauffé à haute température. Les atomes de carbone du gaz se fixent au substrat et forment des nanotubes. Ensuite, l'entreprise utilise des procédés de purification, y compris l'oxydation et le traitement à l'acide, pour éliminer les nanotubes et les contaminants indésirables, tels que d'autres formes de carbone.

Unidym a également breveté un procédé pour disperser les nanotubes dans un liquide. Il utilise une technique roll-to-roll proche de l'impression sur papier pour déposer l'encre des nanotubes sur le plastique. L'entreprise peut imprimer à des vitesses allant jusqu'à 50 mètres par minute. Olson ne divulguera pas plus d'informations, mais dit que la société a optimisé ces techniques pour obtenir les meilleures performances de film transparent et conducteur.

Au moins un autre remplacement ITO est déjà vendu. Fujitsu utilise un polymère organique conducteur transparent pour fabriquer des écrans tactiles. Cependant, le polymère se dégrade avec le temps lorsqu'il est exposé à la chaleur ou à la lumière, et sa conductivité n'est pas suffisamment élevée pour une utilisation dans des écrans LCD ou des écrans en papier électronique.

D'autres remplacements potentiels de l'ITO sont actuellement à l'étude dans divers laboratoires. De nombreux groupes de recherche font des progrès avec le graphène, un matériau carboné. Professeur de génie électrique et d'informatique à l'Université du Michigan L. Jay Guo a fait des grilles de fils métalliques extrêmement minces. Il dit que ceux-ci seraient plus appropriés que les nanotubes de carbone pour fabriquer des électrodes sur des cellules solaires à couche mince, car ils amélioreraient l'absorption de la lumière. Considérez-le comme une concentration de l'énergie solaire entrante en une couche très mince, explique Guo.

Mais les films de nanotubes de carbone d'Unidym pourraient être le premier remplacement ITO viable pour les écrans tactiles, les écrans flexibles et les cellules solaires à couche mince. Unidym développe également des transistors à couches minces imprimables et des électrodes de pile à combustible utilisant des nanotubes de carbone.

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