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Sujets Couverts
Synthèse
Matériaux de Carbone Conventionnels
Le Carbone Devient Intéressant : Mélanges, Composés, et Matériaux Neufs
Les Nanotubes de Carbone Entrent dans leurs Propres Moyens
Graphene : Trouver son Chemin
Les matériaux de Carbone ont été une part importante de l'électronique dans toute l'histoire de l'industrie. Mais loin d'être une classe stagnante des matériaux, nouveautés en matériaux de carbone sont portés en équilibre pour apporter des améliorations des performances excessives dans les applications qui les utilisent et pour activer des applications complet neuves. Éventuellement, ces classes neuves des matériaux peuvent même révolutionner l'industrie électronique comme nous le connaissons.
Les encres, les pâtes, et les couches Conventionnelles de carbone composent un critique--si parfois donné sur--classe des matériaux dans l'industrie électronique, fournissant les solutions qui sont modestement conductrices ainsi que bon marché, facile à s'appliquer, et inerte. Le Carbone est ainsi une entrée importante dans le portefeuille des matières employées pour les couches conductrices, particulièrement quand extrêmement - la résistivité faible n'est pas exigée. Tandis Que ces matériaux et applications conventionnels ne sont certainement pas les plus passionnants dans l'industrie électronique, ils ont été une source des comptabilités cohérente. Mais maintenant neuf, matériaux de découverte--nanotubes et graphème de carbone--respirent la durée de vie neuve dans le marché de matériaux de carbone et rendent le carbone « sexy ». Les matériaux de Nanocarbon activent déjà les applications neuves qui tirent profit de la conductivité beaucoup plus haut que cela de n'importe quel métal. En Bas de la route sont bien plus de possibilités qui pourraient fournir le carbone le mode que le silicium retient actuel dans l'industrie électronique.
Les encres, les pâtes, et les couches Conventionnelles de carbone sont importante affaire. De Telles couches de carbone d'épais-film sont utilisées dans de nombreuses applications comprenant des condensateurs, des touches à effleurement, des pavés numériques, des printeds circuit boards, l'éclairage d'EL, et des batteries. En plus de ces derniers, quelques applications plus neuves et rapidement croissantes fournissent des marchés d'accroissement pour ces encres conventionnelles de carbone, pâtes, et couches, y compris le photovoltaics, stockage de l'énergie--ce qui est important de plus en plus étant car le réseau intelligent est développé--et l'armature d'EMI/RFI et les couches antistatiques comme électronique et les composants deviennent ever more plus sensibles à l'interférence et à la DÉCHARGE ÉLECTROSTATIQUE. En carbone conventionnel de photovoltaics est en grande partie un matériau pour CdTe PICOVOLTE--pâte de carbone pour les contacts arrières--mais néanmoins la croissance rapide de CdTe PICOVOLTE a effectué à ceci un marché d'accroissement pour le carbone. Le carbone Conventionnel est également un concurrent comme catalyseur en cellules de DSC, pour remonter le platine coûteux.
Également l'approche d'un stade rapide d'accroissement est le marché de supercapacitor, dans lequel le carbone fournit un matériau de zone de haut-surface pour la mémoire d'un grand nombre de charge électrique. Ces supercapacitors verront la consommation accrue de faciliter la mémoire décentralisée de l'électricité pendant que la production d'électricité devient plus distribuée--par l'accroissement du photovoltaics et d'autres technologies alternatives de rétablissement à plus petit que l'installation-échelle--et comme réseau intelligent est déployé. Dans une certaine mesure ces phénomènes amplifieront également la demande des batteries rechargeables, d'on dont aussi des encres de carbone d'utilisation et des couches.
Et comme petit prix, l'électronique flexible commence à apparaître pour les applications telles que le RFID, le besoin d'en couche mince et les batteries estampées, souvent utilisant le carbone, augmenteront aussi bien. Le Carbone est un soutien principal de l'industrie de pile et, bien que les batteries de zinc-carbone soient généralement médiocres dans la performance dans des applications à l'ancienne telles que des lampes-torches, elles sont certainement adéquates, et bas dans le coût, pour quelques applications estampées de batterie. Le Carbone est également utilisé comme électrode pour quelques batteries basées sur la chimie de lithium, qui peut également être effectuée par des techniques en couche mince. Également significatif est le besoin d'antennes bonnes marchées pour le RFID, et le carbone est un matériau qui a été expliqué pour quelques types de ces antennes.
Sans Compter Qu'être un conducteur important une fois utilisé par lui-même ou comme composant principal d'une pâte composée, le carbone peut également être particulièrement utile dans les combinaisons avec d'autres matériaux. Ceci comprend des mélanges (par exemple, pâtes de carbone-argent) ainsi que des combinaisons de différentes pâtes discrètes (par exemple, pâte de carbone appliquée sur la pâte argentée). Le Carbone n'a pas besoin d'être le composant principal des encres, des pâtes, et des couches qu'il est utilisé dedans ; par exemple, des mélanges du carbone et l'argent ou le carbone et le cuivre peuvent être préparés pour viser un large éventail de propriétés électriques, thermiques, et chimiques. Ici applications de mensonge telles que les chaufferettes résistives pour des automobiles, ou des résistances en général. Et la conductivité d'un mélange de carbone et d'un métal tel que l'argent se comporte d'une mode non linéaire. Ajouter le carbone dans le petit aux quantités modérées à l'argent exerce seulement un léger effet sur la conductivité ; ainsi argent--ou un autre métal--peut être mélangé à du carbone pour réduire des coûts à un niveau de performance donné.
Mais l'inertie du carbone le rend hautement désirable comme couche mince au-dessus des des autres, un matériau plus conducteur. Et ce n'est pas simplement inertie chimique cette des sujets ici ; l'électromigration et la formation des dendrites sont les changements matériels des couches métalliques qui sont extrêmement problématiques pour les dispositifs en lesquels les conducteurs sont utilisés. Un rôle important de carbone est ainsi de vêtir des conducteurs--comme l'argent--cela sont susceptible de l'électromigration, pour fournir une surface extérieure stable qui ne formera pas des dendrites ; le carbone estampé forme un encapsulant inerte et conducteur contre la formation de dendrite sur les encres argentées et d'autres métaux. Le Carbone est utilisé de cette façon dans les contacts et d'autres dispositifs qui utilisent principalement d'autres matériaux conducteurs comme l'argent. La couche mince de carbone produit seulement une petite résistance d'augmentation en série.
Tandis Qu'il y a beaucoup de demandes de matériaux de carbone conventionnels, et bon nombre d'entre eux sont tout à fait lucratifs, ces matériaux conventionnels ne sont évidemment pas tous que le carbone est environ. Des matériaux de carbone Plus Neufs ont été découverts et dans certains cas développés ces dernières années, les matériaux qui promettent d'augmenter les propriétés du carbone, bien au-delà de ceux de n'importe quel matériau connu avant. Mais sans compter que les chercheurs passionnants, ces matériaux de carbone neufs ont également tiré l'intérêt des investisseurs et des capitalistes qui voient leur potentiel dans le monde commercial de l'électronique.
Ces matériaux neufs sont les phases de nanoscale du carbone--nanotubes de carbone, fullerenes, et feuilles de graphene--et leurs propriétés électriques et physiques sont vraiment impressionnantes. Nanotubes de Carbone--selon la structure de nanotube--ayez la conductivité électrique extrêmement élevée, plus haut que cela de n'importe quel métal, alors que les autres structures de nanotube de carbone sont semi-conductrices. De Carbone de nanotubes conduction thermique extrêmement élevée de bandes également--aussi beaucoup plus haut que cela des métaux l'uns des--et sont les matériaux connus les plus intenses dans la tension. Graphene, selon les cotes de la feuille, peut également avoir la conduction thermique élevée et conductivité électrique élevée ou semiconductivité. Fullerenes--le soi-disant « Buckyballs » ou sphères creuses de carbone--sont les bons accepteurs d'électron et ont été utilisés en cellules d'OPV.
Ces nanomaterials de carbone, une fois ajoutés à ou utilisés au lieu des matériaux de carbone conventionnels, peuvent prêter leurs propriétés améliorées aux applications qui les utilisent. De cette façon les matériaux de carbone d'épais-film peuvent gagner la durée de vie neuve en tant que les encres et pâtes conductrices à extrémité élevé tout en restant toujours faibles dans le coût. Mais ils s'ouvrent également à la trappe aux applications complet neuves. Par exemple, la conductivité élevée de certains nanotubes de carbone a laissé entendre leur capacité de former des fils plus conducteurs que le cuivre ou l'argent, mais leur taille minuscule rend la formation possible des films qui sont uniformément conducteurs sur la macro échelle et même sur l'échelle de micron, pourtant assez mince pour être hautement transparents.
Cette conductivité électrique élevée dans un film diffus est en fait la propriété derrière certaines des demandes neuves les plus lucratives d'encres de nanotube de carbone : films hautement conducteurs, y compris les transparents. Mais les nanotubes de carbone ne sont pas tous les identiques ; seulement certains sont conducteurs tandis que d'autres sont semiconductive. En fait une des zones clé de recherche--et limites sur leur utilité commerciale--est avec le problème de produire seulement un type unique ou de séparer les conducteurs de le semiconductive. Les Mélanges contenant les deux types de nanotubes de carbone sont toujours tout à fait conducteurs et adaptés pour les classes neuves des applications, mais il y a beaucoup de matière à amélioration--et supplémentaire, plus d'applications exigeantes--comme les sauts technologiques sont surmontés.
Au Delà des applications qui se fondent sur la conductivité électrique des nanotubes de carbone, leur conduction thermique tire également l'intérêt pour des applications telles que des dissipateurs de chaleur et des heatsinks, alors que les propriétés mécaniques suggèrent des utilisations dans des mémoires de l'ordinateur mécaniquement de fonctionnement et d'autres applications de commutation d'échelle de nanomètre. Plus Lointaines sont à l'extérieur les applications qui se servent de la semiconductivité de certains nanotubes, tels que des transistors d'unique-nanotube et d'autres appareils électroniques. De Manière Significative, ces applications d'unique-nanotube étaient censées largement pour être à la veille de commercialisation pas plus tard qu'il y a cinq ans mais pour avoir depuis pris un siège arrière aux applications conductrices en termes de progrès vers la commercialisation large.
Encore plus neuf sur la scène est le graphene, la couche unitaire unique-atome-épaisse de graphite qui peut également être très conductrice ou semiconductive selon la structure et les cotes de feuille. Tandis Que des feuilles continues de graphene sont fréquemment envisagées en tant que composer la surface du semi-conducteur ébrèche à l'avenir, comme successeur au silicium, produisant même toujours une grande feuille unique de maxes de graphene à l'extérieur nos capacités technologiques actuelles. En fait, pour tout son potentiel, le graphene encore est largement effectué par la méthode très rudimentaire d'enlever des couches hors circuit de graphite en vrac !
Tandis Que beaucoup de chercheurs de graphene sont tout à fait exubérants au sujet des espérances commerciales pour le graphene, une vue prudente suggère que, de même que le point de droit pour des nanotubes de carbone, les applications les plus excessives et véritablement les plus nouvelles sont toujours plusieurs années à l'opposé. Graphene est susceptible ainsi d'être un matériau principalement pour des applications de créneau depuis de nombreuses années. Mais ces créneaux commencent déjà à apparaître et les produits tels que des encres de graphene s'approchent déjà de la commercialisation.
Source : Opportunités pour des Matériaux de Carbone
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