Transparencia y conducción eléctrica: estos dos atributos son físicamente contradictorios naturalmente. La transparencia significa que el material no absorbe y refleja la luz, y la conducción eléctrica significa que hay portadores libres dentro del material que se pueden mover. Los materiales que pueden cumplir con estos dos requisitos al mismo tiempo son extremadamente raros en la naturaleza.

En la línea de producción de rollo a rollo, un rollo de película PET transparente se le da la capacidad de conducción eléctrica después de ser rociado por magnetrón o recubrimiento de precisión - todavía mantiene una transmisión de luz de más del 90%, pero puede conducir la corriente eléctrica como un metal. La aparición de esta "película conductora transparente" ha permitido la comercialización a gran escala de pantallas táctiles, pantallas flexibles y células solares.

El óxido de indio y estaño (ito) es el primer material conductor transparente para aplicaciones comerciales exitosas. Al dopaje de óxido de estaño en óxido de indio, Ito ha logrado una transmisión de luz superior al 85% en la banda visible, mientras que la resistencia cuadrada puede ser tan baja como 30 - 100 Omega / □. Esta combinación de propiedades ha convertido a Ito en el material estándar de electrodos transparentes para pantallas táctiles, pantallas LCD y células solares en las últimas tres décadas.

Pero Ito tiene una deficiencia fatal: es cerámica. Las películas Ito son muy propensas a microcracks cuando se doblan, la red eléctrica se destruye y la resistencia cuadrada aumenta bruscamente. Cuando los teléfonos móviles con pantalla plegable, los dispositivos portátiles flexibles y los televisores enrollables se convierten en la tendencia de la industria, la "rigidez" de Ito se convierte en el mayor obstáculo de ingeniería. La evolución tecnológica de las películas conductoras transparentes es esencialmente un proceso de búsqueda de "ito que se puede doblar".

II. ¿ cuáles son las películas conductoras transparentes: definición e indicadores de rendimiento básicos

Las películas conductoras transparentes (tcf) se refieren a materiales de película delgada con alta transmitancia de luz (generalmente ≥ 85%) en la banda de luz visible y buena conductividad eléctrica (baja resistencia cuadrada). Suele estar compuesto por una capa conductora transparente y un sustrato polimérico flexible (pet, pi, cop, etc.), que es una pantalla táctil, un monitor, una célula solar, OLED、 Materiales de electrodos básicos para dispositivos optoelectrónicos como ventanas inteligentes.

Para evaluar el rendimiento de la película conductora transparente, los ingenieros deben prestar atención al equilibrio de dos indicadores básicos:

• Resistencia a la hoja (omega / □)- determina la capacidad de conducción eléctrica. Cuanto menor sea la resistencia cuadrada, mayor será la eficiencia de transmisión de corriente. Los requisitos para la resistencia de las diferentes aplicaciones son muy diferentes: las pantallas táctiles generalmente requieren resistencia cuadrada ≤ 500 Omega / □, LCD ≤ 100 Omega / □, OLED ≤ 50 Omega / □, mientras que las células fotovoltaicas requieren ≤ 10 Omega / □.
• Transmisión de luz (transmisión,%)- determina las propiedades ópticas. A una longitud de onda de 550 nm, la transmisión de luz de las películas conductoras transparentes de alta gama generalmente requiere ≥ 85% - 90%.

3. de Ito a la línea de nano de plata: una comparación de las tres rutas tecnológicas principales

IV. ¿ por qué se necesita "compuesto": las sinergias de las nanolíneas de plata de Grafeno

Un solo material a menudo tiene dificultades para cumplir con todos los requisitos de rendimiento al mismo tiempo. La combinación de Grafeno y nanohilos de plata es una solución que ha atraído mucha atención en los últimos años.

El Grafeno es un material de carbono bidimensional, con una transmisión de luz de una sola capa de más del 97%, pero una resistencia cuadrada más alta (100 - 1000 Ohm / □). Los nanocables de plata proporcionan una red eléctrica de baja resistencia cuadrada, mientras que el Grafeno llena los huecos en la red de nanocables de plata, mejora la transmisión de transportistas y protege los nanocables de plata de la oxidación. La combinación de los dos produjo una sinergia de "1 1 > 2".

V. del laboratorio a la línea de producción: cómo lograr la producción en masa de películas conductoras transparentes con recubrimiento de rollo a rollo

La película conductora transparente ha pasado del laboratorio a las aplicaciones a gran escala y depende de los avances en la tecnología de recubrimiento y recubrimiento continuo de rollo a rollo (r2r).

La ciencia y la tecnología avanzadas de la Academia operan una línea de producción de pulverización de magnetrón de 1.600 mm de ancho en una planta limpia de 10.000 niveles, equipada con un sistema de control de tensión de co - pulverización de múltiples objetivos y circuito cerrado, que puede lograr la uniformidad del espesor de la película a nivel nanométrico. Admite una variedad de sustratos flexibles como pet, pi, IPC y vidrio ultrafino (utg), con un espesor de 23 a 188 micras. A través de un sistema de película multicapa diseñado de forma independiente de "capa de Transición de fondo - capa funcional conductora - capa protectora antireflexión", se puede mejorar la transmisión y inhibir la erosión ambiental.

Para la película conductora transparente de nanocables de plata, el recubrimiento de precisión es el proceso central: dispersar uniformemente los nanocables de plata en la superficie de un sustrato transparente flexible, optimizando el diámetro del alambre, la longitud del alambre y la densidad de distribución, se logra un ajuste equilibrado entre la resistencia cuadrada y la transmisión de luz.

La tecnología avanzada de la Academia también puede personalizar las especificaciones de resistencia cuadrada de la película, espesor del sustrato y ancho de la película de acuerdo con las necesidades del cliente. En términos de patrón, el sistema integrado de escritura directa láser en línea puede entregar electrodos gráficos personalizados con un ancho mínimo de línea de 30 micras. El grabado húmedo de la litografía de rollo a rollo puede lograr un ancho de línea de 15 micras / 15 micras de distancia entre líneas y una uniformidad de ancho de línea de ± 1,5 micras.

¿6. rendimiento básico: ¿ a qué deben prestar atención los ingenieros?

7. mapa de aplicaciones: de la pantalla táctil al blindaje electromagnético transparente

8. consideraciones de selección: de la resistencia cuadrada al proceso

9. observaciones finales

La esencia de la película conductora transparente es encontrar un esquema de material que equilibre la ingeniería entre la contradicción física de "transparencia" y "conducción". Ito ha demostrado en tres décadas que "la cerámica también puede conducir electricidad", mientras que los nanocables de plata, las mallas metálicas y los compuestos de Grafeno están demostrando que "la conducción eléctrica también se puede doblar".

Desde pantallas táctiles rígidas hasta teléfonos móviles con pantalla plegable, desde células solares a base de vidrio hasta OLED enrollable - película conductora transparente, la evolución tecnológica siempre gira en torno a una propuesta central: cómo encontrar una mejor solución entre menor resistencia cuadrada, mayor transmisión de luz y mayor flexibilidad. Comprender los límites de rendimiento de las diferentes rutas tecnológicas y las necesidades diferenciadas de los diferentes escenarios de aplicación es la clave para actualizar la película conductora transparente de "una película funcional" a "decisión de ingeniería".