你有沒有想過你的智能手機(jī)或平板電腦沒有觸摸屏?如果我們用完地球上最稀有的礦物之一銦，情況可能很快就會(huì)發(fā)生。

銦以氧化銦錫的形式用于許多高科技設(shè)備，如觸摸屏、智能手機(jī)、太陽能電池板和智能窗戶。這種化合物具有光學(xué)透明性和導(dǎo)電性——觸摸屏工作所需的兩個(gè)關(guān)鍵特性。

但有一個(gè)問題：我們無法保證銦的長期供應(yīng)。它自然只存在于微小的痕跡中，因此直接開采是不切實(shí)際的。世界上幾乎所有的銦都是鋅礦開采的副產(chǎn)品。

幸運(yùn)的是，我們有一個(gè)潛在的解決方案：我和我的同事開發(fā)了一種新方法來制造不含銦的光學(xué)透明和導(dǎo)電涂層。

一個(gè)惡化的問題

由于全球銦供應(yīng)與鋅礦開采密切相關(guān)，其供應(yīng)量和價(jià)格將取決于對鋅的需求。

鋅需求可能下降——在汽車制造業(yè)中已經(jīng)很明顯——以及智能手機(jī)和觸摸屏使用量的不斷增加——將加劇未來銦的潛在短缺。

一種選擇是嘗試回收銦。但是由于涉及的數(shù)量很少，從使用過的設(shè)備中恢復(fù)它的成本很高。

當(dāng)關(guān)鍵材料供不應(yīng)求時(shí)，我們應(yīng)該尋找替代品。這正是我和我的同事發(fā)現(xiàn)的。

它是如何工作的?

我們的新涂層涉及等離子技術(shù)，其詳細(xì)信息發(fā)表在《太陽能材料和太陽能電池》雜志上。

等離子體就像帶電粒子湯，其中的電子從原子中剝離出來，通常被描述為繼固體、液體和氣體之后的第四種物質(zhì)狀態(tài)。它聽起來像是一種奇異的物質(zhì)，但實(shí)際上它包含了宇宙中 99% 以上的可見物體。我們的太陽和大多數(shù)恒星一樣，本質(zhì)上是一個(gè)巨大的發(fā)光等離子體球。

言歸正傳，熒光燈泡和霓虹燈也含有等離子體。我們的新型觸摸屏薄膜不含等離子，但它們的制造使用等離子作為創(chuàng)造新材料的一種方式，否則這些材料是無法制造的。

我們的涂層由一層超薄銀制成，夾在兩層氧化鎢之間。這種結(jié)構(gòu)的厚度不到 100 納米——大約是人類頭發(fā)寬度的千分之一。

這些超薄夾層是使用稱為“等離子濺射”的工藝制成并涂覆到玻璃上的。這涉及將氬氣和氧氣的混合物置于強(qiáng)電場中，直到該混合物轉(zhuǎn)變?yōu)榈入x子體狀態(tài)。等離子體用于轟擊鎢固體目標(biāo)，從中分離原子并將它們作為超薄層沉積在玻璃表面上。

然后我們使用銀重復(fù)這個(gè)過程，最后第三次使用嵌入銀納米顆粒的氧化鎢。整個(gè)過程只需幾分鐘，產(chǎn)生的廢物最少，比使用銦更便宜，并且可用于任何玻璃表面，例如電話屏幕或窗戶。

完成的等離子涂層還有另一個(gè)有趣的特點(diǎn)：它是電致變色的，這意味著如果施加電壓，它可以變得或多或少不透明，或改變顏色。

這意味著它可以用來創(chuàng)建超薄的“可打印顯示器”，可以變得更暗或更亮，或者根據(jù)需要改變顏色。它們很靈活，耗電量很小，這意味著它們可以用于多種用途，包括智能標(biāo)簽或智能窗戶。

涂有我們新薄膜的智能窗戶可用于阻擋光線的流動(dòng)，從而根據(jù)需要阻擋熱量。我們的等離子薄膜可以應(yīng)用于任何玻璃表面，然后可以根據(jù)外面的天氣進(jìn)行設(shè)置以調(diào)整其透明度。與現(xiàn)有的“光致變色”眼鏡鏡片不同，它會(huì)響應(yīng)環(huán)境光線水平，我們的材料會(huì)響應(yīng)電信號(hào)，這意味著它可以隨意操縱。

我們的新無銦技術(shù)在制造下一代觸摸屏設(shè)備(如智能手機(jī)或電子紙)以及智能窗戶和太陽能電池方面具有巨大的潛力，以實(shí)現(xiàn)環(huán)境可持續(xù)性。這項(xiàng)技術(shù)已準(zhǔn)備好擴(kuò)大規(guī)模，用于在商用玻璃上創(chuàng)建涂層，我們現(xiàn)在正在進(jìn)行進(jìn)一步的研究和開發(fā)，以使它們適用于未來的可穿戴電子設(shè)備。