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中科院金属所与四川金路集团联合开发石墨烯透明导电膜

发布时间:2011-06-20 10:47:39宝威科技浏览:

        2010年,诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学的安德烈·盖姆(Andre Geim)和康斯坦汀·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)两位科学家,以表彰他们在二维材料石墨烯方面的开创性实验研究,石墨烯由此作为新材料领域一颗闪亮的新星开始逐渐被大家所认识。它以其优异的物理化学性能被广泛应用于电子、信息、能源、航空、航天等多个领域,其中触摸屏用透明导电膜是其最接近实用化的应用实例之一。

        触摸屏上游原材料包括导电薄膜、导电玻璃、油墨胶材、控制IC等,其中导电薄膜占材料成本的40%。目前,触摸屏采用的导电薄膜材料主要是氧化铟锡(ITO),它是一种陶瓷薄膜,与其它导电氧化物薄膜相比,具有更好的透光性和导电性,因此得到广泛应用。但近年来,由于铟价格的上涨带动了ITO价格的上涨,导致触摸屏成本长期居高不下,另外,国内企业尚不具备生产ITO导电薄膜的能力,基本依赖进口,从而导致国内触摸屏产能受到制约。这一切不利因素让人们开始期待开发一种新材料取代ITO,石墨烯成为最有可能取代ITO的材料之一。

        石墨烯具备较高的载流子迁移率且厚度较薄。一般来说,高透明性与高导电性是互为相反的性质。从这一点来看,ITO 正好处在透明性与导电性微妙的此消彼长(Trade-off)关系的边缘线上。这也是超越 ITO 的替代材料迟迟没有出现的原因。石墨烯在理论上有望避开这种此消彼长的关系成为理想的透明导电膜。其原因是,由于载流子迁移率非常高,即使载流子密度较低,导电性也不容易下降。而载流子密度较低的话,会比较容易穿过更大波长范围的光。相当于单个原子的超薄厚度同样有助于提高透明性。另外,与不适于弯曲的 ITO 相比,石墨烯还具备柔性较高的优势。

        不过,石墨烯透明导电膜的制备目前还处于实验室阶段。大面积石墨烯的制备以及石墨烯的无损转移技术还存在一定的难度,此外,实现产业化还需要时间。但是,相信在不久的将来,石墨烯将以其优异的性能、低廉的价格,逐步取代ITO,成为导电薄膜的首选材料。

        2011年6月,四川金路集团股份有限公司与中国科学院金属研究所签署了关于《石墨烯基透明导电薄膜的研发与产业化》协议,协议中表明,四川金路集团先期分三次向中科院金属所投入1500万研发资金,用于开发石墨烯基透明导电薄膜、三维网络散热材料和动力电池用电极材料,中国科学院金属研究所承诺在三年内实现大尺寸触摸屏用性能优异的石墨烯透明导电薄膜(尺寸7-10英寸,透光率大于90%,面电阻小于350 W/ð)的制备技术、转移技术和产业化可行性,金路集团负责产业化实施及市场开发工作。目前,金属所已具备制备4英寸大小的透明导电膜及技术。因此,可以预见,石墨烯透明导电膜的产业化指日可待。

 



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