Je leest:

TU/e ontwikkelt vervanger voor zeldzaam indium

TU/e ontwikkelt vervanger voor zeldzaam indium

Auteur: | 14 april 2011

Indiumtinoxide is een belangrijk materiaal in beeldschermen van bijvoorbeeld televisies of mobiele telefoons. Maar indium is zeer zeldzaam en mogelijk binnen een tiental jaar op. De zoektocht naar vervangende materialen is in volle gang. Deze week presenteerden onderzoekers van de TU Eindhoven een veelbelovende kandidaat.

Ook 3D-tv’s bevatten een laagje ITO, maar voor hoe lang nog?
Flickr: LGEPR

Je merkt het eigenlijk niet als je een elektronicawinkel binnenstapt. De hoeveelheid televisies, laptops en mobiele telefoons doet nog niet vermoeden dat een belangrijk bestanddeel van de apparaten begint op te raken. Toch is het zo: indiumtinoxide (ITO), dat deel uitmaakt van de beeldschermen in deze apparaten is schaars. Het metaal indium is mogelijk binnen enkele decennia op. Dus als we onze elektronicawinkels goed gevuld willen houden met beeldschermen, is er snel een nieuw materiaal nodig dat indiumtinoxide kan vervangen.

Geleidende deeltjes

Onderzoekers van de TU Eindhoven komen tegemoet aan deze behoefte. Ze hebben een nieuw materiaal ontwikkeld dat kan dienen als vervanger van ITO. Het heeft de belangrijke eigenschappen van ITO – doorzichtig en geleidend – en bestaat uit materialen die niet zeldzaam zijn. Bovendien is het materiaal milieuvriendelijk. Ze presenteerden hun vondst deze week in het gezaghebbende tijdschrift Nature Nanotechnology.

Het nieuwe materiaal is een combinatie van verschillende onderdelen. De basis is een dunne film van een veelgebruikt plastic in de industrie, polystyreen, maar dan een doorzichtige variant hiervan. Aan dit plastic hebben de onderzoekers twee soorten geleidende deeltjes ingebracht, koolstofnanobuisjes en piepkleine polymeerbolletjes, zogenaamde geleidende latex. Door de toevoeging van deze geleidende deeltjes wordt het hele plastic geleidend.

4-punts geleidingsmeting aan de nieuwe transparante geleidende film, die bedacht is door prof. Cor Koning (links) en prof. Paul van der Schoot (rechts). Het zwarte potje bevat koolstof nanobuisjes gedispergeerd in water, het witte potje bevat de geleidende latex.
Bart van Overbeeke

Geleiding moet nog beter

De combinatie van de twee soorten geleidende deeltjes is essentieel, volgens theoretisch fysicus Paul van der Schoot, één van de teamleiders. “Door de combinatie heb je ontzettend weinig geleidende deeltjes nodig, veel minder dan als je maar één soort zou gebruiken.” Samen maken de koolstofnanobuisjes en de latex minder dan één procent uit van het totale gewicht van het materiaal. Het is met name belangrijk dat de hoeveelheid koolstofnanobuisjes zo klein mogelijk gehouden kan worden, want koolstof is zwart en maakt de laag donker en ondoorzichtig.

Enig nadeel van de transparante film is dat de geleiding nog een factor honderd achterblijft bij ITO. Maar Van der Schoot denkt dat dit verschil op den duur verdwijnt. “We hebben nu een mengsel van halfgeleidende en metallische koolstofnanobuisjes gebruikt. Met alleen metallische buisjes gaat de geleiding omhoog, maar deze buisjes zijn nu nog vrij nieuw en duur.” Van der Schoot verwacht dat de prijs snel omlaag zal gaan.

Binnen een jaar of zes

Ook grafeen is buigzaam, maar is wel stukken duurder dan het materiaal van de TU/e-onderzoekers.
Byung Hee Hong, SKKU

Van der Schoot en zijn team zijn niet de enigen die denken een potentiële vervanger van ITO te hebben. Ook materialen van grafeen of koperen en zilveren nanodraadjes worden genoemd. Van der Schoot: “De druk op de ketel is hoog, want indium is gewoon bijna op. Iedereen wil zijn eigen product aan de man brengen, maar het zal voor een groot deel afhangen van de industrie, en waar ze in willen investeren.”

Logischerwijs heeft Van der Schoot vertrouwen in zijn eigen product. “Elk materiaal heeft zijn problemen. Grafeen is bijvoorbeeld erg duur en moeilijk op grote schaal te produceren. En koperen en zilveren nanodraadjes maken plastic gekleurd in plaats van doorzichtig. Koolstofnanobuisjes worden al op grote schaal gemaakt. Bovendien is ons materiaal buigzaam en dus geschikt voor flexibele elektronica.” Volgens Van der Schoot hoeven we niet lang op een vervanger van ITO te wachten. “Als je kijkt naar de ontwikkelingen en de hoeveelheid mensen die hiermee bezig zijn, verwacht ik binnen een jaar of zes een nieuw materiaal in beeldschermen.”

Bron:

A. Kyrylyuk e.a., Controlling electrical percolation in multicomponent carbon nanotube dispersions, Nature Nanotechnology, 10 april 2011. DOI:10.1038/nnano.2011.40

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 14 april 2011

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.