Was ist ein transparenter leitfähiger Film?
Viele Menschen merken es nicht, transparente leitfähige Folien hingegen schon überall. Sie sehen sie in Krankenhäusern, Bauernhöfen, Schulen, Fabriken, Büros, Wohnungen und anderen Umgebungen.
Es treibt viele Branchen auf der ganzen Welt an. Aus diesem Grund, Experten prognostizieren Die transparenter leitfähiger Film Der Markt soll von $2.769 Millionen auf satte $2.769 Millionen anwachsen $9,7 Milliarden bis 2028. Dies Wachstum wird voraussichtlich durch die zunehmende Verbreitung von Touch-Interface-Geräten und eine steigende Nachfrage nach Tablets und Notebooks weltweit vorangetrieben.
Aber was ist eine transparente leitfähige Folie? Aus was ist es gemacht? All diese Fragen beantworten wir Ihnen im Folgenden.
Transparenter leitfähiger Film erklärt
Solarzellen, Smartboards für den Einsatz in Schulen und Büros, Anästhesiegeräte und Lungenmonitore. Dies sind nur einige der Einsatzgebiete industrieller transparenter leitfähiger Folien.
Transparenter leitfähiger Film (TCF) ist eine dünne Filmschicht, die optisch transparent und dennoch elektrisch leitfähig ist. Diese beiden Eigenschaften machen es ideal für den Einsatz, wenn ein Gerät oder eine Maschine ein Material erfordert, das den Fluss von elektrischem Strom ermöglicht, ohne das Licht auszublenden.
Darüber hinaus sind TCFs flexibel, äußerst belastbar und haben eine minimale Reflexion, weshalb sie bei vielen Herstellern eine sehr begehrte Komponente sind.
Aus was ist es gemacht?
Der transparenter leitfähiger Film kann aus fünf gängigen Materialtypen hergestellt werden, darunter:
- Indiumzinnoxid (ITO);
- Graphen;
- Kohlenstoffnanoröhren (CNT);
- Silber-Nanodrähte; Und
- Metallgitterfolien;
Indiumzinnoxid
Indiumzinnoxid oder ITO wurde erstmals in den späten 1970er Jahren zur Herstellung transparenter leitfähiger Filme verwendet 1950er bis Anfang der 1960er Jahre. Zu dieser Zeit gab es in neuen Technologien (z. B. Flüssigkristallanzeigen) eine wachsende Nachfrage nach transparenten Elektroden, und die einzigartigen Eigenschaften von ITO machten es zu einem geeigneten Material.
Indiumzinnoxid war und ist aus zwei Gründen das am häufigsten verwendete Material für die Herstellung transparenter leitfähiger Folien. Erstens verfügt es im Vergleich zu anderen Materialien über überlegene elektrische und optische Eigenschaften. Und zweitens ist es sehr widerstandsfähig – etwa 10 Ω pro Quadratmeter – und hat einen Transmissionsgrad von 90%.
Trotz des Vorteils sind ITOs nicht flexibel und brechen mit zunehmender Größe leicht. Außerdem handelt es sich bei ihnen um ein knappes, nicht erneuerbares Metall – und zwar ausschließlich 900 Tonnen wurden im Jahr 2022 weltweit abgebaut. Mit der Gewinnung sind auch viele Herausforderungen verbunden.
Das macht es teuer kostet ab November 2023 etwa $564,80 pro Kilogramm.
Graphen
Wie ITO, Graphen hat auch eine hervorragende Leitfähigkeit übertreffen das von Indiumzinnoxid. Aber im Gegensatz zu ITO, das dazu neigt, spröde zu sein und beim Biegen zu Rissen zu neigen, ist Graphen von Natur aus flexibel und eignet sich daher hervorragend für flexible Elektronik.
Es verliert auch bei zunehmender Größe nicht an Stabilität und ist dank seiner hohen Elektronendichte insgesamt robust. Graphen hat auch die Fähigkeit, seine Eigenschaften unter verschiedenen Umgebungsbedingungen beizubehalten, während ITOs nur unter normalen Bedingungen stabil sind.
Der Nachteil? Die Produktion von hochwertigem Graphen in großem Maßstab ist ein komplexer und energieintensiver Prozess, der teure Ausrüstung erfordert. Diese Faktoren treiben den Preis in die Höhe. Sie sind außerdem anfällig für Verunreinigungen, die ihre Leistung beeinträchtigen können.
Es gibt laufende Studien und Fortschritte bei den Herstellungsmethoden von Graphen für transparente leitfähige Filme. Sobald diese verfeinert sind, kann Graphen sicherlich als eines der vielversprechendsten Materialien für den Ersatz von ITO angesehen werden.
Kohlenstoff-Nanoröhren
Eine weitere vielversprechende Alternative zu ITO ist Kohlenstoff-Nanoröhren oder CNTs. Aufgrund ihrer hohen Leitfähigkeit und Verarbeitbarkeit haben CNTs in den letzten Jahren große Aufmerksamkeit in der Elektronikindustrie erhalten.
Sie sind stabil – sie benötigen keine Dotierung, um die Leitfähigkeit aufrechtzuerhalten. Sie sind außerdem körperlich belastbar und verfügen über eine Transparenz, die nach Ihren Wünschen abgestimmt werden kann. Kohlenstoffnanoröhren werden wie Graphen aktiv erforscht und für die kommerzielle Produktion entwickelt.
Silberne Nanodrähte
Der zunehmende Bedarf an transparenten leitfähigen Filmen veranlasste Forscher, sich intensiv mit Metall-Nanodrähten zu befassen. Aber von allen Metallen, die als Nanostrukturen verwendet werden, hat Silber die beste Leitfähigkeit.
Abgesehen davon, dass es ein ausgezeichneter Stromleiter ist, Silber-Nanodrähte sind außerdem flexibel und optisch transparent – sie absorbieren und streuen Licht unglaublich effizient. Und weil sie es sind reichlich in der Natur, sie kosten auch nicht so viel.
Silber-Nanodrähte neigen jedoch zur Aggregation, wodurch sie trübe werden und ihre Transparenz beeinträchtigt wird. Dies macht Silber-Nanodrähte zu einer weniger idealen Wahl für High-End-Anwendungen transparenter leitfähiger Filme.
Derzeit arbeiten Forscher an der Herstellung eines transparenten leitfähigen Films aus Silber-Nanodrähten extrem niedrige Trübung.
Metallgeflechtfolien
Metallgeflechtfolien haben sich in verschiedenen Bereichen als vielversprechend erwiesen optoelektronische Geräte. Sie haben nicht nur einen geringen Widerstand und eine hohe Durchlässigkeit, sondern sind auch biegsam und ein kostengünstiges Material.
Sie können mit skalierbaren Fertigungsverfahren hergestellt werden, wodurch sie für die Massenproduktion geeignet sind. Es können auch Metallgittermuster entwickelt werden, sodass Sie die Transparenz und Leitfähigkeit der Folie präzise steuern können.
Während Metallgitterfolien bei der Herstellung transparenter leitfähiger Folien mehrere Vorteile haben, weisen sie auch Nachteile auf. Erstens können sie manchmal Interferenzmuster oder so genannte Interferenzmuster erzeugen Moiré-Muster, was sich auf die visuelle Qualität von Displays auswirken kann.
Es hat auch Auflösungsbeschränkungen und kann die optische Klarheit verringern, insbesondere wenn die Dichte des Netzes erhöht wird, um einen geringeren Schichtwiderstand zu erreichen. Beachten Sie jedoch, dass es laufende Forschungs- und Entwicklungsbemühungen gibt, die darauf abzielen, diese Herausforderungen anzugehen.
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