Entwicklung eines transparenten leitfähigen Films, der hohe Transparenz und Leitfähigkeit vereint
Mithilfe von Mikrowellen hergestellte Silbernanodrähte mit einem Durchmesser von 11 Nanometern ermöglichen Hochleistungsfilme
3. Oktober 2023
Dai Nippon Printing Co., Ltd.
Microwave Chemical Co., Ltd.
Dai Nippon Printing Co., Ltd. (Hauptsitz: Tokio, Präsident & Vorstandsmitglied: Yoshitaka Kitajima, im Folgenden: DNP) und Microwave Chemical Co., Ltd. (Hauptsitz: Osaka, Vorstandsmitglied & CEO: Iwao Yoshino, im Folgenden: MWCC) haben einen transparenten, leitfähigen Film entwickelt, der durch die Bestrahlung von Silberfasern (Silbernanodrähten) mit Mikrowellen auf Nanometer-Niveau (nm: 10⁻⁹ Meter) sowohl hohe Transparenz als auch hohe Leitfähigkeit erreicht. DNP wird ab Dezember 2023 Muster dieses Produkts liefern. Zukünftig planen beide Unternehmen, dieses Produkt in Kombination mit optischen Filmen von DNP für verschiedene Sensoranwendungen anzubieten.
Silbernanodrahtdispersion und FE-SEM-Bild
Silbernanodrahtfilm
■ Eigenschaften des neu entwickelten transparenten leitfähigen Films
Herkömmliche transparente leitfähige Filme erforderten bisher Verfahren wie Vakuumbeschichtung und Hochtemperatursintern, um einen gleichmäßigen, hochdichten Dünnfilm aus leitfähigen Metalloxiden wie ITO (Indiumzinnoxid) auf PET-Folie zu erzeugen. ITO-Filme sind jedoch selbst nicht flexibel, und plötzliche Temperaturänderungen können zu Rissen in den leitfähigen Bereichen führen, was Bedenken hinsichtlich Verarbeitbarkeit und Haltbarkeit aufwirft. Durch die Kombination einer einzigartigen Tintenformulierung mit präziser Nassbeschichtungstechnologie ist es DNP nun gelungen, einen transparenten leitfähigen Film zu entwickeln, in dem Silbernanodrähte bei niedrigen Temperaturen gleichmäßig dünn abgeschieden werden. Die Niedertemperaturabscheidung erhöht die Flexibilität bei der Substratwahl, und die Verwendung eines faserigen Materials sorgt im Vergleich zu ITO für eine höhere Haltbarkeit und Flexibilität.
Darüber hinaus verwendet der neu entwickelte transparente leitfähige Film extrem dünne Silbernanodrähte mit einem Durchmesser von ca. 11 nm und erzielt dadurch eine extrem hohe Transmission und geringe diffuse Reflexion *1 im sichtbaren und nahinfraroten Licht. Beispielsweise weist er bei einem Flächenwiderstand im Bereich von 30 bis 70 Ω/sq. (Ohm pro Quadrat: Widerstand pro Flächeneinheit) eine höhere Transparenz als ITO auf. Zudem kann der Film durch elektrisches Durchleiten von Strom effizient Wärme erzeugen.
Diese Entwicklung verhindert das Einfrieren und die Kondensation bei der Verwendung einer transparenten Folienheizung bei LiDAR *2 und verbessert zudem die Detektionsempfindlichkeit durch die Reduzierung diffuser Reflexionen, wodurch eine sichere autonome Fahrgesellschaft auch in kalten Regionen ermöglicht wird.
■Hintergrund zur Entwicklung transparenter leitfähiger Filme
Transparente leitfähige Filme sind dünne Schichten mit hoher Lichtdurchlässigkeit, die hervorragende Sichtbarkeit mit elektrischer Leitfähigkeit kombinieren. Silbernanodrähte haben aufgrund ihrer hohen elektrischen Leitfähigkeit und Transparenz als Material für diese Anwendung Aufmerksamkeit erregt. Diese Eigenschaften lassen sich durch Erhöhung des Aspektverhältnisses faserförmiger Silbernanodrähte weiter verbessern, was mit herkömmlichen Technologien jedoch schwierig zu erreichen war. Um dieses Problem zu lösen, verbesserte MWCC die Kristallkontrolltechnologie, bei der Silber direkt mit Mikrowellen bestrahlt wird, wodurch die Kristalle longitudinal wachsen. So wurde eine Produktionstechnologie für ultrafeine Silbernanodrähte mit hohem Aspektverhältnis etabliert. Da dieses Verfahren die Energie selektiv auf die Silbernanodrähte überträgt, ist es effizienter als herkömmliche Methoden und ermöglicht eine signifikante CO₂-Reduzierung.
■ Zukünftige Entwicklungen
DNP wird im Dezember 2023 mit der Lieferung von Mustern dieses Produkts beginnen. In Kombination mit optischen Funktionsfolien wie Antireflexionsfolie und LCD-Verzögerungsfolien, in denen DNP Stärken hat, wird das Produkt neue Funktionen wie transparente Folienheizungen und elektromagnetische Abschirmung in den Bereichen LiDAR für Fahrzeuge und automatisiertes Fahren sowie im Display- und im Kommunikationsbereich bieten.
Darüber hinaus wird Norinaga Nakamura, DNP Fellow bei Dai Dai Nippon Printing Printing“ halten. In diesem Vortrag wird auch das Produkt vorgestellt.
- 1. Diffuse Reflexion: Bezeichnet die Lichtreflexion ohne spiegelnd reflektiertes Licht. Selbst transparente Objekte, die kein Licht absorbieren, können interne Lichtstreuung erfahren, was die Transparenz verringert. Die Weißheit von Silbernanodrahtfilmen war daher ein wichtiges Problem. Um dieses Problem zu lösen, haben wir es geschafft, sowohl hohe Transparenz als auch hohe Leitfähigkeit zu erzielen, indem wir den Durchmesser der Silbernanodrähte extrem verkleinert haben.
- 2. LiDAR (Light Detection and Ranging): Eine Technologie, die Laserlicht verwendet, um anhand der Informationen aus dem reflektierten Licht die Entfernung zu einem Objekt, seine Form usw. zu messen.
- Die in dieser Pressemitteilung genannten Produktpreise, Spezifikationen, Servicedetails usw. entsprechen dem Stand zum Zeitpunkt der Veröffentlichung und können sich ohne vorherige Ankündigung ändern.