เทคโนโลยีการเคลือบพลาสม่าแบบใหม่สามารถแทนที่แร่อินเดียมโลหะหายากได้

นพ.เบห์นาม อาขวัน

การเคลือบพลาสมาแบบใหม่ เทคโนโลยี อาจส่งผลให้การใช้อินเดียมโลหะหายากถูกยุติลง โลหะนี้ใช้ในกระจกสมาร์ทโฟนและหน้าต่างแบบหรี่แสงได้ และคาดว่าจะหมดในอีก 10 ปีข้างหน้า

ทีมงานที่นำโดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยซิดนีย์ได้พัฒนาเทคโนโลยีต้นทุนต่ำ ยั่งยืน และพร้อมใช้งาน ซึ่งสามารถหรี่หน้าจอของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ กระจกรถยนต์กันแสงสะท้อน และหน้าต่างสถาปัตยกรรมอัจฉริยะได้ เทคโนโลยีปัจจุบัน

ตามที่นักวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องระบุว่า วัสดุดังกล่าวจะเข้ามาแทนที่หนึ่งในวัสดุสมัยใหม่ที่หายากที่สุดในโลก แต่ยังแพร่หลายในการใช้งานอยู่มาก เช่น อินเดียม ซึ่งปัจจุบันมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์ต่างๆ เช่น สมาร์ทโฟนและคอมพิวเตอร์ กระจกบังลม และหน้าต่างที่หรี่แสงได้เอง

โดยธรรมชาติแล้ว อิริเดียมจะเกิดขึ้นในแหล่งแร่ขนาดเล็กเท่านั้น และอินเดียมอุตสาหกรรมมักถูกสร้างขึ้นเป็นผลพลอยได้จากการขุดสังกะสี ซึ่งหมายความว่าอาจเกิดปัญหาการขาดแคลนได้หากความต้องการอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ เช่น LCD และแผงสัมผัสเพิ่มขึ้น

ดร. Behnam Akhavan จาก School of Biomedical Engineering, School of Physics และ Sydney Nanoscience Hub ได้พัฒนาวัสดุนาโนคอมโพสิตแบบไฮบริดที่สร้างจากพลาสมาซึ่งปราศจากอินเดียม และนำเสนอเทคโนโลยีอิเล็กโตรโครมิกเสียงที่มีต้นทุนต่ำ เข้าถึงได้ และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ช่วยให้กระจกหรี่ลงได้ด้วยการกดปุ่มหรือสัมผัสหน้าจอ

วัสดุที่สร้างด้วยพลาสมาประกอบด้วยทังสเตนออกไซด์และเงิน และสามารถเคลือบพื้นผิวแข็งได้เกือบทุกชนิด รวมถึงพลาสติกที่มีความยืดหยุ่น

พลาสมาเป็นที่รู้จักในฐานะสถานะที่สี่ของสสาร สร้างขึ้นโดยการเพิ่มพลังงานให้กับแก๊ส พลาสม่ามักใช้ในหลอดฟลูออเรสเซนต์ ป้ายนีออน และหน้าจอโทรทัศน์และคอมพิวเตอร์

“เมื่อคุณเปลี่ยนความโปร่งใสของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้หรือหน้าต่างอัจฉริยะ อุปกรณ์อิเล็กโทรโครมิกก็ทำหน้าที่แทน” ดร.อาคาวันกล่าว

“จนถึงปัจจุบัน อุปกรณ์เหล่านี้มักใช้วัสดุอย่างอินเดียมในการทำงาน สิ่งที่เราสร้างขึ้นคือเทคโนโลยีที่ขจัดความต้องการอินเดียม และใช้โครงสร้างสามชั้นที่ออกแบบด้วยพลาสมาซึ่งถูกกว่ามากในการผลิต”

การทำซ้ำของเทคโนโลยีในช่วงต้นนี้เกิดขึ้นเป็นครั้งแรกในปี 2019 โดยใช้วิธีการใหม่ของการสะสมทังสเตนออกไซด์ที่เรียกว่า 'HiPIMS' (เทคโนโลยีพลาสมาที่ใช้ในการสร้างวัสดุเหล่านี้) ตอนนี้ แทนที่จะใช้ชั้นทังสเตนออกไซด์เปลือย กลุ่มได้พัฒนานาโนคอมโพสิตของทังสเตนออกไซด์และเงิน วิธีการที่ใช้เทคโนโลยีนาโนนี้ช่วยให้อุปกรณ์อิเล็กโตรโครมิกเปลี่ยนสีได้อย่างมีประสิทธิภาพและรวดเร็วตามคำขอของผู้ใช้

พลาสมาเคลือบมีความโปร่งใสและเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ประกอบด้วยชั้นเงินที่บางกว่าความกว้างของเส้นผมมนุษย์ประมาณ 10,000 เท่า โดยวางไว้ระหว่างชั้นทังสเตนออกไซด์บางระดับนาโน XNUMX ชั้นที่ตกแต่งด้วยอนุภาคนาโนเงิน

“สารเคลือบที่ทำจากพลาสมาเหล่านี้สามารถนำไปใช้กับกระดาษอิเล็กทรอนิกส์ สมาร์ทโฟน และหน้าต่างกระจก และสามารถหรี่แสงได้ด้วยการใช้กระแสไฟฟ้าขนาดเล็ก”