Dans le but d'améliorer les grands écrans tactiles, Panneaux lumineux à LED et cellules solaires infrarouges montées sur fenêtre, des chercheurs de l'Université du Michigan ont rendu le plastique conducteur tout en le rendant plus transparent.

Ils fournissent une recette pour aider d'autres chercheurs à trouver le meilleur équilibre entre conductivité et transparence en créant une surface antireflet à trois couches. La couche métallique conductrice est prise en sandwich entre deux matériaux "diélectriques" qui permettent à la lumière de passer facilement. Les diélectriques réduisent la réflexion de la couche de plastique et de métal entre eux.

"Nous avons développé un moyen de fabriquer des revêtements avec une transparence et une conductivité élevées, faible brume, excellente flexibilité, fabrication facile et grande compatibilité avec différentes surfaces, " a déclaré Jay Guo, U-M professeur de génie électrique et d'informatique, qui a dirigé les travaux.

Précédemment, L'équipe de Guo avait montré qu'il était possible d'ajouter une couche de métal sur une feuille de plastique pour la rendre conductrice, une très fine couche d'argent qui, par lui-même, réduit la transmission de la lumière d'environ 10 %.

La transmission de la lumière à travers le plastique est un peu plus faible qu'à travers le verre, mais sa transparence peut être améliorée avec des revêtements antireflet. Guo et son collègue Dong Liu, professeur invité à l'UM de l'Université des sciences et technologies de Nanjing, réalisé qu'ils pouvaient faire un revêtement antireflet qui était également conducteur.

"Il a été pris pour acquis que la transmittance du conducteur est inférieure à celle du substrat, mais on montre que ce n'est pas le cas, " dit Chengang Ji, premier auteur de l'étude en Communication Nature , qui a travaillé sur le projet en tant que doctorant. étudiant en génie électrique et informatique. Ji a reçu son doctorat de l'U-M en 2019.

Les diélectriques choisis par l'équipe dans ce cas sont l'oxyde d'aluminium et l'oxyde de zinc. Du côté le plus proche de la source lumineuse, l'oxyde d'aluminium renvoie moins de lumière vers la source que ne le ferait la surface en plastique. Vient ensuite la couche métallique, composé d'argent avec une infime quantité de cuivre dedans, seulement 6,5 nanomètres d'épaisseur, puis l'oxyde de zinc aide à guider la lumière dans la surface en plastique. Une partie de la lumière est toujours réfléchie là où le plastique rencontre l'air du côté opposé, mais globalement, la transmission de la lumière est meilleure que le plastique seul. La transmittance est de 88,4%, contre 88,1% pour le plastique seul.

Avec les résultats théoriques, l'équipe prévoit que d'autres chercheurs seront en mesure de concevoir des flexibles similaires de style sandwich, conducteurs hautement transparents, qui laissent passer encore plus de lumière que le plastique seul.

"Nous disons aux gens à quel point un conducteur diélectrique-métal-diélectrique peut être transparent, pour une conductance électrique cible. Nous leur expliquons également comment atteindre cette transmittance élevée étape par étape, " dit Liu.

Les astuces consistent à sélectionner les bons diélectriques, puis à déterminer la bonne épaisseur pour chacun afin de supprimer la réflexion du métal mince. En général, le matériau entre le plastique et le métal doit avoir un indice de réfraction plus élevé, tandis que le matériau le plus proche de l'écran ou de la source lumineuse doit avoir un indice de réfraction inférieur.

Guo continue de faire avancer la technologie, collaborer à un projet qui utilise des conducteurs transparents dans des cellules solaires pour le montage sur des fenêtres. Ceux-ci pourraient absorber la lumière infrarouge et la convertir en électricité tout en laissant le spectre visible éclairer la pièce. Il propose également de grands écrans interactifs et des pare-brise de voiture qui peuvent faire fondre la glace comme le font les vitres arrière.