Nieuwe plasmacoatingtechnologie kan indium van zeldzame aardmetalen vervangen
Een nieuwe plasmacoating technologie zou ertoe kunnen leiden dat het gebruik van het zeldzame aardmetaal indium geleidelijk wordt uitgefaseerd. Het metaal wordt gebruikt in smartphoneglas en dimbare ramen en zal naar verwachting in de komende tien jaar opraken.
Een team onder leiding van een onderzoeker van de Universiteit van Sydney heeft een goedkope, duurzame en direct beschikbare technologie ontwikkeld die de schermen van elektronische apparaten, antireflecterende autospiegels en slimme architecturale ramen kan dimmen tegen een fractie van de kosten van huidige technologie.
Volgens de betrokken wetenschapper zou het een van 's werelds schaarsste - maar toch zeer alomtegenwoordige - moderne materialen vervangen, indium dat momenteel veel wordt gebruikt in apparaten zoals smartphones en computers, voorruitglas en zelfdimmende ramen.
Iridium komt van nature alleen voor in kleine afzettingen en industrieel indium wordt vaak gemaakt als een bijproduct van de zinkwinning, wat betekent dat er een tekort kan ontstaan als de vraag naar opto-elektronische apparaten - zoals lcd's en aanraakschermen - toeneemt.
Dr. Behnam Akhavan, van de School of Biomedical Engineering, School of Physics en de Sydney Nanoscience Hub, heeft een plasma-gegenereerd, hybride nanocomposietmateriaal ontwikkeld dat vrij is van indium en een goedkope, toegankelijke en milieuvriendelijke elektrochrome technologie biedt die maakt het mogelijk glas te dimmen met een druk op de knop of aanraking van een scherm.
Het door plasma gegenereerde materiaal is samengesteld uit wolfraamoxide en zilver en kan worden aangebracht op bijna elk vast oppervlak, inclusief flexibele kunststoffen.
Bekend als de vierde toestand van materie, wordt plasma gecreëerd door energie aan gas toe te voegen. Plasma wordt het meest gebruikt in tl-lampen, neonreclames en sommige televisie- en computerschermen.
"Als je de transparantie van een draagbare elektronica of een slim venster verandert, doet een elektrochroom apparaat het werk", zegt dr. Akhavan.
"Tot nu toe vertrouwden deze apparaten meestal op materialen zoals indium om het werk te doen. Wat we hebben gecreëerd, is een technologie die de behoefte aan indium wegneemt en in plaats daarvan een door plasma ontworpen, drielaagse structuur gebruikt die veel goedkoper te produceren is.”
Vroege iteraties van de technologie werden voor het eerst geproduceerd in 2019, met behulp van een nieuwe methode van wolfraamoxide-afzetting die bekend staat als 'HiPIMS' (de plasmatechnologie die wordt gebruikt om deze materialen te maken). Nu heeft de groep in plaats van een kale wolfraamoxidelaag een nanocomposiet van wolfraamoxide en zilver ontwikkeld. Deze benadering met nanotechnologie stelt elektrochrome apparaten in staat om efficiënt en snel van kleur te veranderen op verzoek van een gebruiker.
De plasmacoatings zijn transparant en bovendien elektrisch geleidend. Ze bestaan uit een laag zilver die ongeveer 10,000 keer dunner is dan de breedte van mensenhaar, geplaatst tussen twee nanodunne lagen wolfraamoxide versierd met zilveren nanodeeltjes.
"Deze plasma-gefabriceerde coatings kunnen vervolgens worden aangebracht op elektronische papieren, smartphones en glazen ramen en kunnen worden gedimd met een kleine elektrische stroom."