石墨烯取代稀有金属铟 触屏功能一样咁顺手

［星岛综合报道］铟(Indium)是地球上最稀有的金属之一，但它是普遍存在的电子设备的关键成分。工程师们现在已经演示了一种用石墨烯取代铟的方法，以制造具有完全相同电子性能的设备。

铟锡氧化物(ITO)薄膜具有高度的导电性和对光的透明性，因此非常适合各种显示技术，包括LCD、OLED、电子墨水和触屏，以及LED照明、玻璃涂层和太阳能电池。

问题是铟并不常见。虽然从技术上讲，铟比金和银等物质更丰富，但它很少以元素形式存在于地壳中，所以它只能作为开采其他金属(通常是锌)的矿石的副产品被提取出来。因此，它出现在欧洲、美国、澳洲和日本的“关键原材料清单”(Critical raw materials)。

因此，科学家们正在寻找更常见的替代品。之前已经找到在碳纳米管、铜纳米线或新型玻璃聚合物中找到了有希望的候选材料。在一项新的研究中，石墨稀设备公司Paragraf和伦敦玛丽女王大学的研究人员可能已经发现了一种，以每个人都喜欢的神奇材料——石墨烯的形式存在。

石墨烯由一层只有一个原子厚度的碳组成，展现出多种有用的电子和光学特性，当然，它有助于碳是地球上最丰富的元素之一。

研究人员首先使用一种被称为“金属有机化学气相沉积”的技术，在透明的基底上沉积一层石墨烯。石墨烯被掺杂了硝酸，以提高其导电性，然后用激光蚀刻成特定的图案，使其成为阳极。研究小组说，这种基于石墨烯的OLED设备的性能和旧的氧化铟锡设备一样好。

虽然其他研究已经证明了石墨烯可以用来替代铟，但由此产生的器件的效率和导电性不如原始器件。研究小组表示，关键问题在于，通常使用不同的沉积方法将石墨烯置于金属催化剂上，然后转移到透明基底上，但这一额外步骤会引入影响性能的杂质。

基于ITO的重要性和稀缺性，人们曾多次尝试替代它，但到目前为止，还没有发现任何一种材料在电子或光学器件中有类似的性能，该研究的共同作者Colin Humphreys教授说：“我们的论文是世界上第一篇证明石墨烯可以在电子/光学设备中取代ITO的论文。我们已经证明石墨烯- OLED与ITO-OLED具有相同的性能。”

但在这种所谓的神奇材料成为科学家们希望的灵丹妙药之前，仍有一些谜题有待解决。尽管铟资源稀缺，但它仍然相对便宜，而石墨烯目前的批量生产成本很高。然而，随着像Paragraf这样的公司开发出以更低成本大规模生产石墨烯的生产方法，这种经济格局正在发生转变。

这项研究发表在《先进光学材料》(Advanced Optical Materials)期刊。

图片: Queen Mary University of London

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