Золотая сетка, напечатанная трехмерным принтером, позволит улучшить качество работы сенсорных дисплеев - «Наука и технологии»

Ключевыми моментами датчиков сенсорных дисплеев является их высокая электрическая проводимость и прозрачность. Сетки из крошечных, почти невидимых проводников, расположенных на поверхности дисплея, позволяют электронике получать сигналы, определять место прикосновения и реагировать на прикосновение с максимально возможной скоростью. Сетки этих электродов также должны быть прозрачными, не мешая свету от экрана проходить сквозь них наружу. Основным материалом для изготовления таких сеток на сегодняшний день является оксид олова-индия (indium tin oxide, ITO), однако, этот материал имеет достаточно высокую стоимость, что сопряжено с трудностями его производства. И множество групп ученых занимаются поисками альтернативных вариантов, рассматривая возможности использования углеродных нанотрубок, графена и материалов нового класса, называемого коррелированными металлами.

Успехов в этом деле удалось добиться учеными из Швейцарского федерального технологического института (Swiss Federal Institute of Technology, ETH) в Цюрихе, которые использовали в качестве электродов кольцевые проводники, состоящие из золотых или серебряных наночастиц. Более того, они разработали новый способ изготовления сеток электродов для сенсорных экранов при помощи специализированного трехмерного принтера, получившего название Nanodrip.

При помощи этого трехмерного принтера золотые или серебряные наночастицы укладываются в виде своего рода наностены, из которых на поверхности стеклянной подложки формируется сетка. Такая сетка имеет более высокую электрическую проводимость и прозрачность, чем сетки, изготавливаемые из ITO. "Если вы одновременно пытаетесь получить высокую проводимость и высокую прозрачность, вы сталкиваетесь с проблемой" - рассказывает Димос Пуликэкос (Dimos Poulikakos), профессор из ETH, - "Для увеличения проводимости требуется увеличение сечения золотых или серебряных проводников, это, в свою очередь, влечет снижение показателя прозрачности".

Для обеспечения приемлемого показателя прозрачности толщина проводников должна находиться в пределах от 80 до 500 нанометров. Однако, произвести четко упорядоченную сетку из таких тонких проводников достаточно непросто. Швейцарским исследователям удалось решить эту задачу при помощи технологии трехмерной печати Nanodrip, которая по своему принципу очень похожа на струйную печать. В качестве чернил для этой печати используются металлические наночастицы, растворенные в специальном растворителе, а для формирования крошечных чернильных капелек используется электрическое поле. Материал растворителя очень летуч и испаряется с большой скоростью, оставляя за собой след из металлических наночастиц, который принимает форму ячейки сетки.

А теперь расскажем о ложке дегтя в этой бочке меда. Несмотря на высокую электрическую проводимость и прозрачность, метод трехмерной нанопечати достаточно сложен и занимает много времени. Из-за этого технология трехмерной печати с точки зрения ее использования в промышленных масштабах еще не является конкурентом технологиям производства сенсорных экранов с проводниками из ITO. Однако, это не остановило ученых, для решения проблемы создания промышленных технологий трехмерной нанопечати уже была создана компания Scrona, специалистам которой рано или поздно удастся довести эту технологию до уровня практического применения.