I och med att priset på indiumtennoxid har skjutit i höjden har elektronikindustrin ökat sina ansträngningar att hitta alternativa material. I ett forskningsprojekt om silvernanotrådars mekaniska egenskaper vid  Northwestern University gjordes en intressant observation. Nämligen att skador som uppstår vid cyklisk belastning kan självläka.

Med sin höga elektriska ledningsförmåga och optiska transparens är indiumtennoxid en av de mest använda materialen i pekskärmar, plasmaskärmar och flexibel elektronik. Men dess snabbt eskalerande pris har tvingat elektronikindustrin att söka efter andra alternativ.

En potentiell och mer kostnadseffektivt alternativ än indiumtennoxid är, enligt forskarna vid Northwestern University, en film gjord med silvernanotrådar – trådar så extremt tunna att de är endimensionellt inbäddade i flexibla polymerer. Likväl som indiumtennoxid är silvertådarna också transparenta och ledande. Men utvecklingen har avstannat eftersom forskarna saknar en grundläggande förståelse för deras mekaniska egenskaper.

Horacio Espinosa, the James N. and Nancy J. Farley Professor i Manufacturing and Entrepreneurship vid Northwestern University's McCormick School of Engineering har lett en forskning som ökat förståelsen av silvernanotrådars beteende inom elektronik.

Espinosa och hans team  har undersökt materialet beteende under cyklisk belastning, vilket är en viktig del av en utmattningsanalys eftersom det visar hur materialet reagerar på en fluktuerande mängd stress.

– Cyklisk belastning är ett viktigt materialbeteende som måste undersökas för att förverkliga de potentiella tillämpningarna av att använda silvernanotrådar i elektronik, säger Espinosa. Kunskap om sådant beteende kan få konstuktörer att förstå hur dessa ledande filmer fallerar och hur man kan förbättra deras hållbarhet.

Genom att variera anspänningen på nanotrådar i silver tunnare än 120 nanometer och övervaka deras deformation med elektronmikroskopi kunde forskargruppen karaktärisera materialets cykliska, mekaniska beteende. De fann att en deformation delvis kunde repa sig i de studerade nanotrådarna – det innebär att en del av materialets defekter faktiskt självläkte och försvann vid cyklisk belastning. Dessa resultat tyder på att silvernanotrådar potentiellt kan motstå starka cykliska belastningar under lång tid vilket är ett nyckelattribut för flexibel elektronik.

– Dessa silvernanotrådar visade mekaniska egenskaper som var ganska oväntade, säger Espinosa. Vi var tvungna att utveckla nya experimentella tekniker för att kunna mäta denna nya materialegenskap.-

Resultaten publicerades nyligen i tidskriften Nano Letters.
– Nästa steg är att förstå hur denna återhämtning påverkar beteendet hos dessa material när de böjs miljontals gånger, säger Bernal, huvudförfattare till artikeln.

Filed under: Utländsk Teknik