使塑料更透明，同时增加导电性

一组密歇根大学研究人员已经使塑料导电，同时使其更加透明，这可以改善大型触摸屏、LED灯板和窗式红外太阳能电池。

他们提供了一个配方，帮助其他研究人员通过创建一个三层防反射表面，找到导电性和透明度之间的最佳平衡。导电金属层夹在两种“电介质”材料之间，使光线容易通过。电介质减少了它们之间的塑料层和金属层的反射。

领导这项工作的密歇根大学电气工程和计算机科学教授Jay Guo说:“我们开发了一种方法，使涂层具有高透明度和导电性，低雾度，优异的灵活性，易于制造，与不同表面具有很强的兼容性。”

郭的团队之前已经证明了在塑料片上添加一层金属使其导电是可能的——一层非常薄的银，它本身就减少了大约10%的光透射。

通过塑料的透光率比通过玻璃的透光率要低一些，但它的透明度可以通过增透涂层来提高。郭和他的同事、南京理工大学的客座教授刘东意识到，他们可以制造一种导电的防反射涂层。

“人们想当然地认为导体的透光率低于衬底，但我们证明了事实并非如此，”这篇发表在《自然通讯》上的论文的第一作者纪承刚(音译)说，他当时是电气和计算机工程专业的博士生，参与了这个项目。季羡林于2019年在密歇根大学获得博士学位。

在这种情况下，研究小组选择的介质是氧化铝和氧化锌。在最靠近光源的一侧，氧化铝比塑料表面反射回光源的光少。然后是金属层，由银和少量铜组成，只有6.5纳米厚，然后氧化锌帮助引导光线进入塑料表面。一些光线仍然会在塑料与对面空气相遇的地方被反射回来，但总的来说，光的透射率比单独使用塑料要好。透光率从塑料的88.1%提高到88.4%。

根据理论结果，该团队预计其他研究人员将能够设计出类似的三明治式柔性高透明导体，这种导体比塑料本身允许更多的光线通过。

“我们告诉人们，对于目标电导来说，介电-金属-介电导体可以有多透明。我们还告诉他们如何逐步实现这种高透光率，”刘说。

诀窍在于选择合适的介质，然后计算出每种介质的合适厚度，以抑制薄金属的反射。一般情况下，介于塑料和金属之间的材料折射率应较高，而离显示器或光源最近的材料折射率应较低。

郭继续推动这项技术的发展，在一个项目上合作，在太阳能电池中使用透明导体安装在窗户上。它们可以吸收红外光并将其转化为电能，同时留下可见光谱来照亮房间。他还提出了大型面板互动显示器和汽车挡风玻璃，这些挡风玻璃可以像后窗一样融化冰。

-副主编克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE媒体与技术，cvavra@cfemedia.com。

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