Des chercheurs néerlandais de l'Université de technologie d'Eindhoven ont mis au point un substitut à l'oxyde d'indium et d'étain (ITO), un matériau important utilisé dans les présentoirs pour toutes sortes de produits du quotidien tels que les téléviseurs, téléphones et ordinateurs portables, ainsi que dans les cellules solaires. Malheureusement l'indium est un métal rare, et les approvisionnements disponibles devraient être pratiquement épuisés d'ici dix ans à peine. Le matériau de remplacement est un transparent, film conducteur réalisé dans l'eau, et à base de nanotubes de carbone électriquement conducteurs et de nanoparticules de plastique. Il est fait de matériaux couramment disponibles, et en plus de cela est également respectueux de l'environnement. Les résultats, qui fournissent également de nouvelles informations sur la conduction dans les matériaux composites complexes, ont été publiés en ligne hier 10 avril par la revue scientifique Nature Nanotechnologie .

L'équipe de recherche a pu atteindre une conductivité plus élevée en combinant de faibles concentrations de nanotubes de carbone et de latex conducteur dans un film de polystyrène à faible coût. Les nanotubes et le latex représentent ensemble moins de 1% du poids du film conducteur. C'est important, car une forte concentration de nanotubes de carbone rend le film noir et opaque, la concentration doit donc être maintenue aussi faible que possible. L'équipe de recherche était dirigée par le physicien théoricien Paul van der Schoot et le chimiste des polymères Cor Koning. Le post-doc Andriy Kyrylyuk est le premier auteur de l'article en Nature Nanotechnologie .

Les chercheurs utilisent des normes, nanotubes largement disponibles qu'ils dissolvent dans l'eau. Ensuite, ils ajoutent du latex conducteur (une solution de billes de polymère dans l'eau), avec un liant sous forme de billes de polystyrène. Lorsque le mélange est chauffé, les billes de polystyrène fusionnent pour former le film, qui contient un réseau conducteur de nanotubes et de billes du latex conducteur. L'eau, qui ne sert que d'agent dispersant en production, est éliminé par lyophilisation. La 'formule' n'est pas une question de chance, car les chercheurs ont d'abord calculé les effets attendus et comprennent également comment fonctionne l'augmentation de la conductivité.

La conductivité du film transparent e est toujours inférieure d'un facteur 100 à celle de l'oxyde d'indium et d'étain. Mais Van der Schoot et Koning s'attendent à ce que l'écart puisse être rapidement comblé. "Nous avons utilisé des nanotubes de carbone standards, un mélange de tubes métalliques conducteurs et semi-conducteurs", dit Cor Koning. « Mais dès que vous commencez à utiliser des tubes 100 % métalliques, la conductivité augmente fortement. La technologie de production de tubes 100 % métalliques vient d'être mise au point, et nous nous attendons à ce que le prix baisse rapidement." Cependant, la conductivité du film est déjà suffisamment bonne pour être utilisé immédiatement comme couche antistatique pour les écrans, ou pour le blindage EMI pour protéger les appareils et leur environnement contre les rayonnements électromagnétiques.

Le film a un avantage important par rapport à ITO :il est respectueux de l'environnement. Tous les matériaux sont à base d'eau, et aucun métal lourd tel que l'étain n'est utilisé. Le nouveau film est également un bon matériau pour les écrans flexibles.

Les chercheurs eux-mêmes sont très positifs sur la diversité de leur équipe, qui, selon eux, a apporté une contribution importante aux résultats. "Nous avions une combinaison unique de théoriciens, des spécialistes de la modélisation et des personnes pour faire des expériences pratiques", dit Paul van der Schoot. "Sans cette combinaison, nous n'aurions pas réussi."