Новости химической науки > Светорассеяние нанобумаги теперь под контролем

Благодаря совместным усилиям исследователей из США и Китая было продемонстрировано, что изменение диаметра целлюлозных волокон в нанобумаге, позволяет адаптировать ее оптические свойства для использования в оптоэлектронике.

Дешевые гибкие полимеры применяются в электронных устройствах из-за своей гибкости и невысокой плотности. Однако существуют и недостатки, ограничивающие их применение. Исследователи надеются преодолеть эти помехи, применяя бумажную основу. Нанобумага является не только более гибкой, чем пластмасса, но также более удобна для обработки и более стабильна при повышенных температурах.

Рисунок из Nanoscale, 2013, DOI: 10.1039/c3nr00520h

Ключевым фактором высокоэффективной бумажной основы является диаметр целлюлозных волокон. Волокна с диаметром намного меньшим, чем длина падающей оптической волны достигают высокой оптической прозрачности. Это условие необходимо для получения четкой картинки в электронных дисплеях, таких, например, как сенсорный экран. Матовая основа необходима для фотоэлементов и неотражающих покрытий, там, где необходимо поглощение света. Большой диаметр волокон обычной бумаги, к сожалению, приводит к большому светорассеянию, поэтому она всегда непрозрачна. Кроме того, шероховатая поверхность обычной бумаги не может применяться для изготовления маленьких электронных устройств. За счет измельчения волокон до наноразмеров параметры прозрачности и свойств поверхности можно контролировать.

В своей работе Чжичао Руан (Zhichao Ruan) из Чжэцзянского университета и Лианьбинь Ху (Liangbing Hu) из Университета Мерилэнда изучают влияние изменения диаметра волокна и плотности упаковки волокон на прозрачность нанобумаги. Исследователи поясняют, коэффициент направленного пропускания измеряет нормальное направление света, тогда как коэффициент диффузного пропускания относится к рассеянному излучению. Если диаметр волокна уменьшается, суммарный коэффициент пропускания, который складывается из направленного и диффузного коэффициентов, увеличивается. При этом начинает уменьшаться различие между двумя коэффициентами, которое и определяет матовость объекта.

Такая возможность регулирования оптических свойств нанобумаги оказывает благоприятное действие на спектр ее применения, где в зависимости от обстоятельств необходима прозрачная или матовая основа. Даниэль Лопес (Daniel Lopez), эксперт в области технологии наносистем из Аргоннской национальной лаборатории США, уверен, что исследователи преодолели один из главных барьеров на пути к практическому применению нанобумаги. Он полагает, что уровень оптической прозрачности свыше 90% создает возможности применения прозрачной нанобумаги для отображения важной информации, когда это необходимо, без использования дополнительных приборов, микропроекторов или другой громоздкой электронной аппаратуры.

В настоящий момент ученые продолжают корректировать и улучшать свойства нанобумаги с целью применения ее в устройствах, например, таких как тонкопленочный транзистор.

Источник: Nanoscale, 2013, DOI: 10.1039/c3nr00520h

метки статьи: #нанотехнологии, #новые материалы, #химическая технология, #химия полимеров