Tornar o plástico mais transparente e também adicionar condutividade elétrica

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Jay Guo possui uma folha de condutor transparente flexível no Campus Norte da Faculdade de Engenharia da Universidade de Michigan. O material imprensa uma fina camada de prata entre dois materiais “dielétricos”, óxido de alumínio e óxido de zinco, produzindo um revestimento condutor anti-reflexo na folha de plástico. Foto de Robert Coelius / Michigan Engineering

Em um esforço para melhorar as telas sensíveis ao toque, os painéis de luz LED e as células solares infravermelhas montadas em janelas, os pesquisadores da Universidade de Michigan tornaram o plástico condutor e, ao mesmo tempo, o tornaram mais transparente.

Eles fornecem uma receita para ajudar outros pesquisadores a encontrar o melhor equilíbrio entre condutividade e transparência, criando uma superfície antirreflexo de três camadas. A camada de metal condutora é imprensada entre dois materiais "dielétricos" que permitem que a luz passe facilmente. Os dielétricos reduzem a reflexão da camada plástica e metálica entre eles.

"Desenvolvemos uma maneira de fazer revestimentos com alta transparência e condutividade, baixa névoa, excelente flexibilidade, fabricação fácil e grande compatibilidade com diferentes superfícies", disse Jay Guo, professor de engenharia elétrica e ciência da computação da UM, que liderou o trabalho.

Anteriormente, a equipe de Guo havia mostrado que era possível adicionar uma camada de metal a uma folha de plástico para torná-la condutora - uma camada muito fina de prata que, por si só, reduzia a transmissão de luz em aproximadamente 10%.

A transmissão de luz através do plástico é um pouco menor do que através do vidro, mas sua transparência pode ser melhorada com revestimentos anti-reflexo. Guo e seu colega Dong Liu, professor visitante da UM da Universidade de Ciência e Tecnologia de Nanjing, perceberam que podiam fazer um revestimento anti-reflexo que também era condutor.

"Foi dado como certo que a transmitância do condutor é menor que a do substrato, mas mostramos que esse não é o caso", disse Chengang Ji, primeiro autor do estudo na Nature Communications , que trabalhou no projeto como um Ph.D. estudante de engenharia elétrica e de computadores. Ji recebeu seu doutorado da UM em 2019.

Os dielétricos escolhidos pela equipe neste caso são óxido de alumínio e óxido de zinco. No lado mais próximo da fonte de luz , o óxido de alumínio reflete menos luz de volta à fonte do que a superfície do plástico. Depois vem a camada de metal, composta de prata com uma pequena quantidade de cobre, com apenas 6,5 nanômetros de espessura e, em seguida, o óxido de zinco ajuda a guiar a luz para a superfície plástica. Alguma luz ainda é refletida de volta, onde o plástico encontra o ar do lado oposto, mas, no geral, a transmissão de luz é melhor do que apenas o plástico. A transmitância é 88,4%, acima dos 88,1% somente para o plástico.

Com os resultados da teoria, a equipe antecipa que outros pesquisadores poderão projetar condutores flexíveis e altamente transparentes semelhantes ao estilo sanduíche, que permitem ainda mais luz do que apenas o plástico.

"Dizemos às pessoas quão transparente um condutor dielétrico metal-dielétrico pode ser para uma condutância elétrica alvo. Também dizemos a eles como atingir essa alta transmitância passo a passo", disse Liu.

Os truques são selecionar o dielétrico correto e, em seguida, descobrir a espessura certa para cada um para suprimir a reflexão do metal fino. Em geral, o material entre o plástico e o metal deve ter um índice de refração mais alto, enquanto o material mais próximo da tela ou fonte de luz deve ter um índice de refração mais baixo.

Guo continua a avançar na tecnologia, colaborando em um projeto que utiliza condutores transparentes em células solares para montagem em janelas. Eles poderiam absorver a luz infravermelha e convertê-la em eletricidade, deixando o espectro visível para iluminar a sala. Ele também propõe displays interativos em painel grande e pára-brisas de carros que podem derreter o gelo da mesma forma que as janelas traseiras.

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Mais informações: Chengang Ji et al., Eletrodos transparentes à base de filme de metal ultrafino com transmitância relativa superior a 100%, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038 / s41467-020-17107-6

Informações da revista: Nature Communicationsv

Fornecido por University of Michigan

Fonte: Phys News / por Kate McAlpine, Universidade de Michiganpor Kate McAlpine, Universidade de Michigan  / 06-07-2020     

https://phys.org/news/2020-07-plastic-transparent-adding-electrical.htmlhttps://phys.org/news/2020-07-plastic-transparent-adding-electrical.html

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HélioR.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).

Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.

Membro da Society for Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).

Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.

Participa também do projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação World wide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.

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