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Nanofilo d'argento al posto del film ITO

12.11.2013

Oggi, la tecnologia a film conduttivo dell'ossido di indio e stagno (ITO), utilizzata nella produzione di elettrodi trasparenti per schermi a cristalli liquidi, OLED, display touch, come contatti ohmici per celle solari, nonché in altri dispositivi optoelettronici, potrebbe perdere la sua posizionare soluzioni alternative più avanzate in grado di entrare in questo mercato e spingere fuori la tecnologia ITO che vi si è affermata.

La direzione prioritaria per la tecnologia ITO è l'uso di pellicole come rivestimento per i touch panel dei moderni display. Secondo il Touch-Panel-Use Transparent Conductive Film Report - 2013 di IHS Inc., i film ITO elettricamente conduttivi, che combinano ossido di indio (III) e ossido di stagno (IV), rappresentano il 95% del mercato dei rivestimenti conduttivi trasparenti per touch screen. Ma c'è un'alta probabilità che entro la fine del 2017 una tecnologia alternativa possa entrare in questo segmento e spostare ITO dalla posizione di leader indiscusso.

Tale alternativa può essere l'uso di nanofili d'argento, maglie di rame e argento, alogenuri d'argento. Si prevede che queste soluzioni tecnologiche saranno in grado di conquistare circa il 2017% del mercato entro il 34, lasciando 2/3 per ITO. Una prospettiva del genere potrebbe colpire duramente le posizioni ITO, perché anche ora la fornitura di film senza il contenuto di ossido di indio e composti di ossido di stagno nella loro composizione è sulla strada per un salto su larga scala, che, secondo i rapporti di quest'anno, ha ammontava già al 320%. Questo indicatore è un record di crescita annuale nel mercato delle moderne tecnologie secondo gli esperti IHS.

Il composto ITO viene applicato in due componenti: film e vetro. La resistenza superficiale specifica del film è molto ampia ed è pari a 100 Ohm/m2, il che significa che il limite di utilizzo di tale materiale nei touch panel è limitato a una diagonale di 15". Per quanto riguarda il vetro ITO, la sua resistenza è 2 volte inferiore rispetto alla resistenza del film - 50 Ohm/m2, quindi tali vetri sono utilizzati in pannelli con diagonale superiore a 15". Nonostante le carenze tecnologiche, l'uso del vetro ITO è possibile fino a display da 30".

Il principale ostacolo nello sviluppo della tecnologia ITO per i display touch, come componente principale, è la domanda in forte aumento di pannelli touch con grandi diagonali. "Qui, ITO ha gravi debolezze e limitazioni funzionali", ha affermato Irene Heo, analista principale per materiali e componenti di visualizzazione presso IHS, in una presentazione. Lo scopo principale dei touch panel fino a poco tempo fa erano i dispositivi che utilizzavano piccoli display: smartphone, tablet, sistemi di navigazione per auto, display ATM. Ma la necessità di produrre pannelli tattili su larga scala sta diventando ogni anno più rilevante e necessaria. La crescente domanda di dispositivi come lavagne elettroniche e personal computer All-in-One sta spingendo il produttore ad abbandonare ITO e stimolare lo sviluppo di una direzione alternativa: l'uso della tecnologia senza ossido di indio-stagno.

I rivestimenti senza l'uso di un composto ITO competono sia con i film ITO che con i vetri ITO di varie dimensioni e riempiono anche una nicchia libera per i dispositivi con un'ampia diagonale del display, dove in linea di principio non è possibile utilizzare un composto ITO. È questa direzione che fornisce oggi, prima di tutto, la crescente domanda di film elettricamente conduttivi alternativi.

Non va dimenticato che la produzione di rivestimenti ITO è piuttosto costosa e limitata a causa del raro metallo indio, il cui ossido costituisce il 90% della frazione in massa del composto. Pertanto, l'utilizzo di pellicole prive di questi elementi non è solo un passaggio tecnicamente più avanzato, ma anche un'opportunità per ottenere un notevole effetto economico.

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Un gruppo di ricercatori dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign (USA) e dell'Università di Kyushu (Giappone) hanno sviluppato un metodo per la rimozione molto rapida ed efficiente del ghiaccio dalle superfici, che consuma meno dell'1% di energia e fa fronte a il compito cento volte più veloce rispetto ai metodi di sbrinamento tradizionali.

Invece del solito sbrinamento, in cui tutto il ghiaccio si scioglie dall'alto verso il basso, partendo dallo strato superiore, gli scienziati hanno sviluppato un metodo in cui il ghiaccio scioglie il ghiaccio "dall'interno": all'incrocio tra ghiaccio e superficie. Quindi nello strato inferiore si forma acqua, su cui scivola la calotta glaciale.

I ricercatori hanno deciso di sviluppare un nuovo metodo di sbrinamento perché i metodi attuali consumano enormi quantità di energia nei sistemi di refrigerazione a causa della necessità di sbrinamento periodico e dei sistemi energetici degli edifici. Secondo gli autori, la principale fonte di inefficienza nei sistemi convenzionali è che la maggior parte dell'energia utilizzata per elaborare l'"antigelo" viene utilizzata per riscaldare altri componenti del sistema, anziché riscaldare ghiaccio o ghiaccio.

Quindi gli scienziati hanno proposto di applicare un impulso di corrente molto forte nel punto in cui il ghiaccio e la superficie si incontrano per formare uno strato d'acqua. Per garantire che l'impulso raggiunga lo spazio corretto e non influisca sullo strato superiore, sulla superficie del materiale viene applicato un sottile rivestimento di ossido di indio-stagno (ITO), un film semiconduttore spesso utilizzato per lo scongelamento. La gravità fa il resto.

Per testare il loro metodo, gli scienziati hanno scongelato una piccola superficie di vetro raffreddata a meno 15,1 gradi Celsius - circa la stessa temperatura nelle parti più calde dell'Antartide - e meno 71 gradi Celsius - che è persino più fredda che nelle regioni più fredde dell'Antartide. . Un test con temperature molto basse ha permesso di verificare se il nuovo metodo può essere applicato nell'industria aerospaziale. In tutti i test, il ghiaccio è stato rimosso utilizzando un impulso di corrente in meno di un secondo.

Il gruppo deve ancora testare il proprio metodo su superfici più difficili, come le ali degli aerei. Ma questa è una questione del prossimo futuro.

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