تاثیر خواص الکترونیکی نانولوله‌های کربنی در استحکام فیلم‌های کامپوزیتی

یکی از قطعات مهم در صنعت الکترونیک، الکترودهای شفاف هستند که امروزه از ترکیبات
سخت و شکننده برای تولید این فیلم‌ها استفاده می‌شوند. محققان آمریکایی دریافتند که
در ساخت این فیلم‌ها از نانولوله‌های کربنی، خواص الکترونیکی نانولوله‌ها در
استحکام و توانمندی فیلم‌ها موثر است.

نتایج تحقیقات یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه ایالتی داکوتای شمالی و موسسه ملی
استاندارد و فناوری نشان می‌دهد که انعطاف پذیری و پایداری فیلم‌های نانولوله‌های
کربنی با خواص الکترونیکی آنها مرتبط است. این یافته‌های می‌تواند ساخت ادوات
الکترونیکی انعطاف‌پذیر مانند پیل‌های خورشیدی را تحت تاثیر قرار دهد.

اریک هوبی، از محققان این پروژه در حال تحقیق روی این موضوع است که چرا تقاضا برای
نانولوله‌های کربنی تک جداره فلزی زیاد است، دلیل این امر در پایداری مکانیکی و
عملکرد الکتریکی آنها است. اریک هوبی می‌گوید یک دلیل ساده برای این موضوع آن است
که نانولوله‌های فلزی در صورت تماس با یکدیگر بار الکتریکی را راحت‌تر منتقل
می‌کنند. دلیل دیگر که خیلی هم شفاف نیست، آن است که چه مقدار این فیلم‌ها
می‌توانند انعطاف پیدا کنند در حالی که ساختارشان در مقیاس نانو تغییر نکند.

علایق زیادی برای استفاده از فیلم‌های نانولوله کربنی به‌عنوان الکترود شفاف در
ادوات الکترونیکی وجود دارد. هوبی می‌گوید نتایج کار ما نشان داد که انعطاف پذیری و
پایداری این فیلم‌ها به خواص الکترونیکی آنها وابسته است. این مسئله بسیار جالب است
زیرا سوالات زیادی را در مورد منشاء این پدیده و اثرات آن مطرح می‌کند.

چنین تحقیقاتی می‌تواند موجب کاهش هزینه‌های تولید پیل‌های خورشیدی شود و بتوان از
آنها در لباس‌های الکترونیکی استفاده کرد. ادوات الکترونیکی که در حال حاضر در
بازار هستند نیاز به الکترودهای شفاف دارند که معمولا از اکسید ایندیوم قلع استفاده
می‌شود، که هم گران‌قیمت بوده و هم بسیار شکننده هستند. بنابراین نمی‌توان از آنها
در ادوات انعطاف‌پذیر استفاده کرد.

فیلم‌هایی که از نانولوله‌های کربنی ساخته شوند هم شفاف بوده و هم از انعطاف‌پذیری
مناسبی برخوردار هستند. نتایج کار محققان نشان داد که فیلم‌هایی که از نانولوله‌های
فلزی ساخته شوند انعطاف پذیری بیشتری داشته، هدایت و دوام بیشتری نیز دارند. هوبی
می‌افزاید نتایج کار ما با حوزه ساخت فیلم های رسانای شفاف و ادوات الکترونیکی
انعطاف پذیر مرتبط است.

نتایج این تحقیق درقالب مقاله‌ای تحت عنوان Electronic Durability of Flexible
Transparent Films from Type-Specific Single-Wall Carbon Nanotubes در نشریه ACS
Nanoبه چاپ رسیده است.