Flexible CRT-Displays

Die einzigartigen elektronischen Eigenschaften von Kohlenstoffnanoröhren machen sie vielversprechend für eine Reihe von Anwendungen, einschließlich der Verwendung als ultraeffiziente Elektronenemitter in hellen Displays mit geringer Leistung. Jetzt haben Forscher einen Weg gefunden, Kohlenstoff-Nanoröhrchen in Plastikfolien zu strukturieren, die zu flexiblen Versionen dieser Displays führen könnten – und Elektronik, die man aufrollen und in die Tasche stecken könnte.

Mehrere Unternehmen wie Samsung und Motorola entwickeln Displays auf der Basis von Carbon-Nanotubes, die sich die Tatsache zunutze machen, dass Nanotubes Elektronen extrem effizient emittieren können. Wie bekannte sperrige Kathodenstrahlröhren-(CRT-)Displays verwenden diese Nanoröhren-Versionen Elektronen, um Leuchtstoffe auf einem Bildschirm anzuregen, um ein Bild zu erzeugen. Im Gegensatz zu Standard-CRTs können Nanoröhren-Displays jedoch flach sein und verbrauchen viel weniger Energie als andere Flachbildschirmtechnologien.

Die neue Methode, die von Forschern des Rensselaer Polytechnic Institute (RPI), der Northeastern University und der New Mexico State University entwickelt wurde, könnte zu flexiblen Flachbildschirmen führen. Der Prozess beginnt mit einer vorstrukturierten Oberfläche, die kontrolliert, wo mehrwandige Nanoröhren wachsen. Als nächstes gießen die Forscher eine Flüssigkeit über die Nanoröhrchen und kochen sie, bis sie ein Polymer bildet. Anschließend schälen sie das Polymer zusammen mit den Nanoröhren ab. Das Polymer behält das Nanoröhrenmuster bis zu den Positionen der einzelnen Nanoröhren bei und hält sie in einer Richtung ausgerichtet.



Für Displayanwendungen, bei denen einzelne Nanoröhren von anderen isoliert werden müssen, um die beste Effizienz zu erzielen, ziehen die Forscher eine Polymerschicht ab, um die Spitzen der Nanoröhren freizulegen, und brennen dann lange oder verhedderte Nanoröhren ab, sodass nur noch isolierte übrig bleiben. Diese Methode habe eine sehr effiziente Elektronenemission erzeugt, sagen die Forscher. Die Ergebnisse, die wir gesehen haben, gehören zu den besten, die in der Literatur beschrieben wurden, sagt Hakenkreuz Kar , ein Postdoktorand in Materialwissenschaften und -technik am RPI und Hauptautor des Artikels.

Die strukturierten Nanotubes sind zwar nur der erste Schritt zu einem flexiblen Nanotube-Display, das neben den Nanotube-Emittern eine Elektronik zur Adressierung einzelner Pixel des Displays und eine ähnlich flexible Phosphorschicht benötigt. Die Struktur muss auch robust genug sein, um ein Vakuum im Inneren des Geräts aufrechtzuerhalten. Alles in allem wird es wahrscheinlich noch mindestens ein paar Jahre dauern, bis ein Prototyp-Display fertig ist, sagt Kar.

Die Nanotube-Kunststoff-Komposite können zu anderen Anwendungen führen. Die Fähigkeit, Muster von Nanoröhren sorgfältig zu kontrollieren, kann zu anderen Arten von flexibler, auf Nanoröhren basierender Elektronik führen. Außerdem können die Kunststoff-Nanoröhren-Folien kleine Druckänderungen erkennen: Beim Zusammendrücken der Kunststoff-Folie ordnen sich die Nanoröhren neu an, so die Forscher, wodurch sich die Leitfähigkeit des Materials nachweisbar ändert. Diese Druckempfindlichkeit ist so etwas wie der Tastsinn, weshalb die Forscher ihre Erfindung Nano-Skin nennen.

Die RPI-Forscher arbeiten auch mit Wissenschaftlern zusammen, die Nanoröhren als Klebstoffe verwendet haben, um die Strukturen nachzuahmen, die es Geckos ermöglichen, an Wänden zu haften. Die extrem hohe Oberfläche der Nanotubes erzeugt genug Reibung, um zwei Oberflächen zusammenzuhalten. Eine Möglichkeit, die den flexiblen Kunststoff verwendet, ist eine aufgemotzte Version von Klettverschluss.

Die Arbeit des RPI ist Teil einer viel größeren Forschungsanstrengung, Nanoröhren mit Polymeren und anderen flexiblen Materialien zu kombinieren. Flexible Nanotube-Polymer-Filme werden ein breites Anwendungsspektrum finden, nicht nur für die Elektronik, sondern auch für Sensoranwendungen und sogar optische Anwendungen, sagt Kalkung Dai , Professor für Werkstofftechnik und Chemie an der University of Dayton in Ohio, der vor kurzem einen chemischen Sensor mit in Kunststoff eingebetteten Nanoröhren entwickelt hat. Es ist ein wichtiger Bereich. Jetzt ist es an der Zeit, dass die Leute diese Dinge in Richtung realer Anwendungen treiben.

Bild der Homepage mit freundlicher Genehmigung von Yung Joon Jung, Northeastern University, Boston MA. Bildunterschrift: Eine Probe des Kunststoffs mit eingebetteten, einen halben Millimeter breiten Punkten aus Nanoröhren.

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