Aktuální vydání

celé číslo

11

2019

Využití robotů, dopravníků a manipulační techniky ve výrobních linkách

Průmyslové a servisní roboty

celé číslo

Dotykový displej s uhlíkovými nanotrubičkami

Dotykové displeje jsou v módě a v současnosti se s nimi lze setkat u většiny nových přístrojů z oblasti informační a telekomunikační techniky. Okamžitě převádějí lehký dotyk prstu na řídicí povely srozumitelné počítači. Na první pohled zázračná technika není ve skutečnosti tak tajuplná. Pod skleněnou vrchní vrstvou displeje se nachází velmi tenká průhledná elektroda ze směsi oxidů cíničitého a inditého (SnO2, In2O3), běžně označované zkratkou ITO (indium tin oxide). Jde o materiál, který je k použití v dotykových displejích téměř ideální, neboť výborně vede nepatrné elektrické proudy a v tenké vrstvě je zcela transparentní pro všechny barvy spektra. Vážným problémem ovšem je, že na celém světě jsou jenom velmi omezené zásoby vzácného india, počítaného mezi tzv. strategické kovy. V dlouhodobém výhledu se výrobci displejů tudíž obávají cenového diktátu ze strany dodavatelů india a průmysl má velký zájem najít materiál, který by směs ITO nahradil. Základní princip spojující průhlednost a vodivost lze přitom těžko obejít.
 
Odborníkům Fraunhoferova ústavu pro výrobní techniku a automatizaci (Institut für Produktionstechnik und Automatisierung – IPA) ve Stuttgartu se nedávno podařilo vyvinout nový materiál rovnocenný směsi ITO a přitom navíc výrazně levnější. Tvoří ho levné organické polymery v kombinaci s uhlíkovými nanotrubičkami. Nová elektrodová fólie je opatřena nosnou vrstvou z tenké fólie z levného polyethylenterefalátu (PET), z něhož se např. vyrábějí běžné plastové láhve. Na nosnou vrstvu se nanese vrstva tekuté směsi uhlíkových nanotrubiček a elektricky vodivých polymerů, která po vysušení vytvoří tenký film představující vlastní elektrodu.
 
Použité elektricky vodivé polymery nejsou však v porovnání s vrstvou ITO samy o sobě příliš stálé. Negativní vliv mají zejména vlhkost, ultrafialové záření a prudké zatlačení. Elektrodová vrstva ze samotných polymerů je křehká a nespolehlivá. Její stabilitu a spolehlivost zvýšily teprve uhlíkové nanotrubičky, jejichž funkce zde není primárně elektrická, ale mechanická. Trubičky vytvoří na vrstvě PET stabilní síť, ve které se mohou elektricky vodivé polymery pevně „ukotvit“ a díky tomu zůstane jejich vrstva dlouho stálá. Elektrický odpor nové elektrodové vrstvy je sice poněkud větší než u vrstvy ITO, ale k použití v elektrických přístrojích běžně vyhovuje, říká Dr. Ivica Kolaricová, vedoucí vývojového týmu ve Fraunhoferově ústavu IPA. Přednosti jsou oproti tomu nesporné, zejména skutečnost, že výchozí prvek uhlík je levný a běžně dostupný po celém světě. Odborné veřejnosti byl dotykový displej vyrobený z obnovitelných, levných a široce dostupných materiálů poprvé předveden na mezinárodním veletrhu Nano Tech 2011 v Tokiu ve dnech 16. až 18. února.
 
Fólie s uhlíkovými nanotrubičkami je ohebná, a lze ji tudíž všestranně využít v mnoha úlohách. Odborníci předpokládají, že by mělo být možné použít ji také k výrobě fotovoltaických článků vhodných k pokládce i na vlnité střechy nebo jiné nerovné struktury. Ve Fraunhoferově ústavu IPA je již v provozu pilotní výrobní linka, na které lze elektrodovou fólii vyrábět v menších množstvích pro různé varianty dotykových displejů (obr. 1) i jiné netradiční použití. Tím se otevírá perspektiva dalšího masového využití uhlíkových nanotrubiček i tlak na zlevnění jejich výroby.
[Touchscreen aus Kohlenstoff. Pressemitteilung Fraunhofer IPA, 21. ledna 2011.]
Kab.
 
Obr. 1. Dotykový displej s uhlíkovými nanotrubičkami a ukázka ohybu fólie (foto: Fraunhofer IPA)