Een hybride transparante en rekbare elektrode zou de nieuwe weg kunnen openen voor flexibele displays, zonnepanelen, en zelfs elektronische apparaten die op een krommingssubstraat zijn aangebracht, zoals zachte oogcontactlenzen, door het onderzoeksteam van UNIST (Ulsan National Institute of Science and Technology).

Transparante elektroden zijn op zich niets nieuws - ze worden veel gebruikt in zaken als aanraakschermen, flatscreen-tv's, zonnecellen en lichtgevende apparaten. Momenteel worden transparante elektroden gewoonlijk gemaakt van een materiaal dat bekend staat als indiumtinoxide (ITO). Hoewel het voldoende is voor zijn werk, het is broos, kraken en verlies van functionaliteit bij buigen. Het verslechtert ook na verloop van tijd, en is enigszins duur vanwege de beperkte hoeveelheden indiummetaal.

Als een alternatief, de netwerken van willekeurig verdeelde mNW's zijn beschouwd als veelbelovende kandidaten voor transparante elektroden van de volgende generatie, vanwege hun lage kosten, high-speed fabricage van transparante elektroden.

Echter, het aantal nadelen van de mNW-netwerken heeft hun integratie in commerciële apparaten beperkt. Ze hebben een lage doorslagspanning, typisch hoge NW-NW-verbindingsweerstand, hoge contactweerstand tussen netwerk en actieve materialen, materiaalinstabiliteit en slechte hechting op kunststof ondergronden.

UNIST-wetenschappers hier, grafeen gecombineerd met zilveren nanodraden om een ​​dunne, transparante en rekbare elektrode. Het combineren van grafeen en zilveren nanodraden in een hybride materiaal overwint de zwakte van individueel materiaal.

Grafeen staat ook bekend als een goede kandidaat voor transparante elektrodes vanwege hun unieke elektrische eigenschappen en hoge mechanische flexibiliteit. Echter, schaalbare grafeensynthesemethoden voor commercialisering produceren grafeen van lagere kwaliteit met individuele segmenten die korrels worden genoemd, waardoor de elektrische weerstand aan de grenzen tussen deze korrels toeneemt.

Zilveren nanodraden, anderzijds, hebben een hoge weerstand omdat ze willekeurig zijn georiënteerd als een wirwar van tandenstokers die in verschillende richtingen zijn gericht. In deze willekeurige oriëntatie, er is veel contact tussen nanodraden, wat resulteert in een hoge weerstand vanwege de grote junctieweerstand van nanodraden. Door deze nadelen, geen van beide is goed voor het geleiden van elektriciteit, maar een hybride structuur, gecombineerd uit twee materialen, is.

Als resultaat, het biedt hoge elektrische en optische prestaties met mechanische flexibiliteit en rekbaarheid voor flexibele elektronica. De hybride transparante elektrode heeft naar verluidt een lage "velweerstand" met behoud van een hoge transmissie. Er is bijna geen verandering in de weerstand wanneer gebogen en gevouwen waar ITO is gebogen, zijn weerstand neemt aanzienlijk toe. Bovendien heeft het hybride materiaal naar verluidt een lage "bladweerstand", terwijl de elektrische en optische eigenschappen behouden blijven die betrouwbaar zijn tegen thermische oxidatie

De grafeen-mNW hybride structuur ontwikkeld door het onderzoeksteam, als een nieuwe klasse van dergelijke elektroden, kan binnenkort worden gebruikt in een verscheidenheid aan andere toepassingen. Het onderzoeksteam demonstreerde anorganische light-emitting diode (ILDED) apparaten gemonteerd op een zachte oogcontactlens met behulp van de transparante, rekbare verbindingen van de hybride elektroden als toepassingsvoorbeeld.

Als een in vivo onderzoek deze contactlens werd vijf uur gedragen door een levend konijnenoog en vertoonde geen abnormaal gedrag, zoals een bloeddoorlopen oog of het wrijven van ooggebieden, van het levende konijn was waargenomen.

Het dragen van oogcontactlenzen, foto's maken en scannen, is geen scène meer in Sci-Fi-films.

Jang-Ung-park, hoogleraar aan de School of Nano-Bioscience and Chemical Engineering, EENHEID, leidde de inspanning.

"Wij geloven dat de hybridisatie tussen tweedimensionale en eendimensionale nanomaterialen een veelbelovende strategie vormt voor flexibele, draagbare elektronica en implanteerbare biosensor-apparaten, en wijzen op de substantiële belofte van toekomstige elektronica, " zei prof. Park.