вторник, 14 февраля 2012 г.

Гибкость и долговечность плёнок и покрытий из углеродных нанотрубок напрямую связаны с их электронными свойствами

Гибкость и долговечность плёнок и покрытий из углеродных нанотрубок напрямую связаны с их электронными свойствамиОткрытие, сделанное учёными из Университета Северной Дакоты при поддержке Национального института стандартов и технологий (оба — США), продемонстрировало, что гибкость и долговечность плёнок и покрытий из углеродных нанотрубок напрямую связаны с их электронными свойствами. Исследование вполне может оказать огромное влияние на развитие гибких электронных устройств, таких как солнечные батареи и носимые сенсоры.

Группа под руководством Эрика Хобби работает над установлением взаимосвязи между проводимостью тонких плёнок металлических одностенных углеродных нанотрубок и их механической выносливостью. Конечно, самым простым объяснением было бы то, что металлические углеродные нанотрубки проводят заряд лучше, когда касаются друг друга (что обеспечивает и механическое качество плёнки). Однако, как указывает г-н Хобби, есть и другое, менее очевидное объяснение: проводимость и механическая стойкость будут тем выше, чем больший локальный изгиб может выдержать плёнка без изменения её структуры.

Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Nano.

Плёнок и покрытий из углеродных нанотрубок прежде всего ждут производители гибких прозрачных электродов для электронных устройств, таких как солнечные батареи. Работа показала, что гибкость и механическая стойкость этих плёнок напрямую связаны с их электронными свойствами. По словам Эрика Хобби, это свежая, никем до сих пор не высказанная идея. Всё это позволяет надеяться, что скоро появятся более глубокие исследования, которые смогут полнее ответить на вопросы о причинах происхождения этой взаимосвязи свойств, а также показать наиболее интересные следствия этого эффекта.

Такие изыскания могли бы привести к созданию материала, способного существенно снизить стоимость солнечных батарей, а также дать возможность использовать их в складываемой электронике и производстве верхней одежды. Современные устройства с прозрачными электродами (тачскрины и просто экраны любых мониторов) и солнечные батареи используют индий-оловянный оксид ITO (не забудем, впрочем, и о возрастающей роли тонких плёнок органических проводников). Но индий — драгоценный металл, запасов которого всё меньше, а цена — всё выше. (Впрочем, это неполная оценка недостатков ITO: проводимость ITO пропорциональна его насыщенной желтизне, то есть хочешь прозрачный и не очень жёлтый электрод — примирись с его относительно низкой проводимостью, а это сказывается либо на и без того низкой эффективности тех же солнечных батарей, либо на энергозатратах, как в LCD и букридерах.) Кроме того, ITO хрупок, что, по мнению г-на Хобби, подразумевает невозможность его применения в устройствах, требующих механической гибкости.

Последнее, разумеется, верно, но лишь отчасти. В действительности в случае «гибкого» применения слой ITO наносят на гибкую подложку полиэтилентерефталата, и получающаяся система обладает достаточной гибкостью даже для производства дисплеев, сворачивающихся в трубочку. Так, компания Polymer Vision использует стандартные EPD-панели, изготовленные с использованием ITO, и никаких проблем не знает. А вот сделать гибкую TFT-матрицу и обеспечить надёжность контактов при постоянном сворачивании или складывании — это действительно интересная задача. У Polymer Vision получается, у Plastic Logic — тоже, и хрупкость ITO им совершенно не мешает. Но что есть, то есть, просто это далеко не самый большой недостаток ITO. Альтернатива — органические проводники, но тут, конечно, свои проблемы...

Покрытия же из одностенных углеродных нанотрубок демонстрируют выдающиеся электронные, механические и оптические свойства (прозрачность). Особенно интересно то, что физические свойства таких покрытий могут быть подстроены под конкретные требования путём добавления или удаления относительно небольшого количества нанотрубок.

Подготовлено по материалам PhysOrg.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Другие новости науки и техники":

Google организует прямую трансляцию карнавала в Бразилии на YouTube
Интернет-компания Google организует прямые включения с традиционного карнавала в Бразилии на специальном YouTube-канале, сообщает корпоративный блог YouTube. Ежегодно несколько бразильских городов соперничают между собой на самый красочный и яркий карнавал, который привлекает в страну миллионы туристов. Наиболее известен карнавал в Рио-де-Жанейро, однако фестивали в других городах также пользуют...
  (читать дальше)

Facebook выявила топ-плейлист для влюбленных пользователей в США
Крупнейшая в мире соцсеть Facebook и музыкальный сервис Spotify в преддверии Дня святого Валентина выяснили, какие песни наиболее часто слушают пользователи в США после смены статуса о своих отношениях с возлюбленными, сообщает корпоративный блог Facebook. Владелец Facebook-аккаунта на данный момент может указать в информации профиля такие статусы отношений, как "без пары", "в отношениях", "помо...
  (читать дальше)

Разработана концепция защиты от землетрясений с помощью метаматериала
Двое учёных из Южной Кореи и Австралии представили теоретическую концепцию защиты от землетрясений с помощью метаматериала. Суть идеи состоит в создании своеобразного волновода, который должен окружать фундамент здания и оберегать его от воздействия сейсмических волн. Эти волны, напомним, подразделяются на объёмные и поверхностные, причём последние имеют относительно низкую частоту и значительну...
  (читать дальше)

Google потратит на расширение своей штаб-квартиры $120 млн - СМИ
Компания Google планирует потратить более 120 миллионов долларов на расширение своей штаб-квартиры Googleplex в Маунтин-Вью (Калифорния), сообщило издание Mercury News. По данным издания, новые площади нужны для секретных проектов, которые отражают повышение интереса компании к рынку потребительской электроники. В частности, в ходе расширения Googleplex будет установлено оборудование для тестиро...
  (читать дальше)

Биологи научились замораживать и размораживать живых личинок дрозофил
Особая программа "закаливания" и диета с добавлением аминокислоты пролина превратили личинок теплолюбивых мушек-дрозофил в настоящих "моржей", способных выдержать заморозку половины воды в своем теле и восстановиться после разморозки, заявляют чешские биологи в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Отрицательные температуры окружающей среды опасны для ...
  (читать дальше)

Эволюционный взрыв может произойти без массового вымирания - ученые
Взрывообразное расширение видового разнообразия не обязательно связано с эпизодами массового вымирания видов, так как один из факторов этого эволюционного взрыва - межвидовая конкуренция - практически отсутствует после исчезновения многих видов животных и растений, заявляют американские палеонтологи в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Ученые выделя...
  (читать дальше)

В недалёком будущем «наводнения века» могут случаться каждые три года
В августе прошлого года ураган Айрин пронёсся через Карибский бассейн и восточную часть США, оставив за собой широкую полосу руин. Вздыбленная им вода перекатилась через дамбы, затопив приморские и внутренние территории. Многие говорили о том, что это было самое разрушительное наводнение века. Тем не менее исследователи из Массачусетского технологического института и Принстонского университета (...
  (читать дальше)

Вечно-чистая-бутылка CamelBak сама убивает бактерии УФ-лучами
В обычных городских условиях, если вас не устраивает качество питьевой воды, вы можете заказать за 800 рублей анализ в местной СЭС и понять, можно ли исправить дело фильтром, и если да, то каким. На природе же вышеперечисленное выглядит не совсем практично. Между тем даже чистейший на вид лесной ручей может наградить вас трихинеллёзом и порадовать иными паразитами местных кабанов и лосей, не гов...
  (читать дальше)

Как чешуя помогает акуле быстро плавать
Акулья кожа не только снижает сопротивление воды и гасит турбулентные возмущения — структура чешуек способствует появлению водяных завихрений, которые подталкивают акулу вперёд. Чешую акулы часто называют кожными зубчиками; по прочности и строению она близка к костям: на ромбовидной пластинке сидят крохотные выступы, действительно напоминающие зубы. Чешуя создаёт для акул почти идеальные гидроди...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)