斯科尔科沃理工学院利用二氧化氮赋予碳纳米管薄膜适当特性 可改善汽车触摸屏性能

盖世汽车讯 据外媒报道，斯科尔科沃理工学院（Skoltech）的研究人员提出快速、可扩展、无浪费的化学处理技术，以赋予碳纳米管薄膜所有适当特性，从而提高太阳能电池板、触摸屏等组件的性能。

（图片来源：斯科尔科沃理工学院）

该团队的实验表明，即使在高温下暴露于少量的二氧化氮气体中，也能改变碳纳米管薄膜，从而提高透明度和导电性，而且这种改性有助于防止降解。

碳纳米管薄膜导电并且透光，由此成为制作透明电极的极佳材料，对于实现太阳能电池和触摸屏十分重要。这些组件过去依赖于易碎且不可持续的氧化铟锡薄膜和其他传统材料。如今，额外掺杂其他元素原子的碳纳米管可为柔性设备提供更好的导电性和透明度，以及弯曲能力。

该研究首席研究员、光子学中心（Photonics Center）Albert Nasibulin教授表示：“在这里，掺杂具有重要意义。遗憾的是，当前技术无法制造出具有必要特性的纯碳纳米管。也就是说，有一系列掺杂剂可以改变纳米管的性能。基于使用不同的化学物质，人们可以使薄膜具有高导电性、透明性或稳定性。幸运的话，可以拥有其中两个属性。现在，我们成功地将这三者结合在一起。”

举例来说，一种常见的掺杂剂是四氯金酸（hydrogen tetrachloroaurate）。它可以提供纳米管电导率方面的最佳性能，同时具有相当好的透明度。然而，这种改性相当不稳定，因此很快就会失效。溴化铜和其他金属卤化物提供了良好的稳定性和导电性组合，但透明度较差。目前，用于碳纳米管掺杂剂的各种化学物质均需考虑类似权衡。

助理教授Dmitry Krasnikov表示：“研究人员发现了一种各方面表现都很好的解决方案。这种掺杂剂是一种叫做二氧化氮的气体，由于其具有鲜艳的橙色，有时也被称为‘狐尾’。事实上，当时我们正在研究的是，当纳米管在低得多的温度下暴露于其中时，这种气体会引起另一种相当不稳定的改性。我们偶然之间发现了不同的温度范围，在此范围内产生的改性非常稳定。使用气相剂的另一优势是，这使掺杂技术变得快速、可扩展且无浪费。实际上，二氧化氮很容易融入现有技术流程，也很容易从反应器中除去，因为它一旦冷却到20℃就会变成液体。”

根据这项研究，在一年的时间里，新掺杂剂的效果在短时间内仅下降1.5倍，随后进入稳定状态，而目前领先的四氯金酸盐（tetrachloroaurate）则在较长时间内下降3倍。该新试剂对电导率的影响与四氯金酸盐相当，比各种试剂都要好。其透明度也很好：作为一种气体，二氧化氮似乎可以避免对碳纳米管薄膜的多层吸附，从而提供一层仅为分子厚度的层体。与固体试剂（包括四氯金酸盐）不同的是，没有额外的颗粒沉淀在先前沉积的颗粒之上。

该团队希望，掺杂二氧化氮的透明碳纳米管基电极很快就能进入光伏元件、触摸屏，以及家庭、汽车或公共场所的其他互动表面。这种电极还具有生物兼容性，因此可以应用于植入式设备。光学元件也将受益于通过新掺杂剂实现的碳纳米管薄膜改良特性，如在6G通信中利用太赫兹辐射，以及无X射线医学成像和安全扫描。