Koolstof maakt goedkopere touchscreens mogelijk

De opmars van touchscreens is inmiddels vergevorderd, maar de techniek is nog steeds prijzig. Onderzoekers van Fraunhofer laten op Nano Tech 2011 een goedkoper alternatief zien, gebaseerd op het gebruik van koolstof.

De tot dusver gebruikte techniek is gebaseerd op de eigenschappen van een verbinding genaamd ito, wat staat voor indium-tinoxide. Dit materiaal bevindt zich als een flinterdun laagje onder het scherm en leent zich uitstekend voor touchscreens. Het biedt namelijk de mogelijkheid om kleine hoeveelheden stroom te geleiden. De kleurweergave op het scherm blijft hierdoor onveranderd. Desondanks kleven er problemen aan dit materiaal; zo is indium vrij zeldzaam en zou grootschalige toepassing al snel te duur worden.

Daarom komen de wetenschappers van Fraunhofer met een alternatief: koolstof 'nanotubes' in combinatie met goedkope polymeren. Deze combinatie heeft dezelfde eigenschappen als het eerdergenoemde ito, maar is veel goedkoper. Koolstof is immers minder schaars en is te winnen uit organisch materiaal, zoals hout. De goedkope nanotubes en polymeren worden op een laagje pet bevestigd. Dit is het plastic dat ook voor de meeste frisdrankflessen wordt gebruikt. De nauwkeurigheid van de bediening gaat er volgens de wetenschappers van Fraunhofer eveneens op vooruit.

Voorheen waren de polymeren erg gevoelig voor uv-straling, vochtigheid en druk. De toevoeging van koolstof nanotubes verhelpt dit euvel. Deze verharden de pet en maken dat de polymeren goed te bevestigen zijn. De onderzoekers geven toe dat de weerstand iets hoger ligt dan bij ito het geval is, maar dit zal geen problemen opleveren voor de toepassingen van deze techniek. Nano Tech 2011 vindt op 16 tot en met 18 februari plaats in Tokio.

Reacties (52)

[Jolke]

De voornaamste reden dat ze ITO willen vervangen, naast de schaarste ervan die dreigt, is de lage flexibiliteit die het materiaal heeft. Als je het wilt gebruiken voor flexible beeldschermen of zonnepanelen, moet het geheel op- en afgerold kunnen worden, zonder dat het materiaal beschadigt. Carbon nanotubes (CNT) lijken in dat op zicht veel op polymeren; ze hebben een hoge aspect ratio en zijn dus flexibel. Bovendien zijn ze van organisch materiaal gemaakt, wat de verwerking ervan aan het einde van hun levensduur weer bevorderd: eenvoudig verbranden, zonder dat er zware metalen vrijkomen.

Daarnaast kun je CNT ook al printen met een eenvoudige inkjet printer (klik), wat het verwerken van de materialen een stuk eenvoudiger maakt: in plaats van een lage druk (vacuüm) gewoon bij normale omstandigheden processen. Bovendien kun je een rol plastic voor roll-2-roll (R2R) productie niet gebruiken in combinatie met een lage druk kamer.

@ReDnAx1991: in 1 woord: ONZIN!
In één zin zoveel mogelijk moeilijke woorden plaatsen, maakt het nog geen kloppend verhaal. Ook al dachten de modders daar anders over. Trouwens, een goede zinsopbouw kon ik ook niet ontdekken, dus Google translate gebruikt

Een CNT is opgebouwd uit een reeks aan elkaar zittende benzeen ringen. In een ring zin de koolstof atomen afwisselend met een dubbele en enkele binding aan elkaar verbonden. Qantum mechanisch niet correct, want de verbinding verspringen snel en zo is een enkele benzeen ring in evenwicht met tuseen elk koolstof atoom een binding van 1.5 (tussen 1 en 2 in). Deze verbinding is dan sp² gehybridizeerd, wat tot resultaat heeft dat een benzeenring vlak is met daarboven en onder een electrisch negatieve lading. Hierdoor zijn de electronen in een benzeenring gedelokalizeerd, wat ze beschikbaar voor het geleiden van stroom. Per benzeen ring zijn zeker geen 3 electronen beschikbaar, dus die berekening van ReDnAx1991 klopt van geen kant!
Als de benzeen ringen aan elkaar zitten dan krijg je een pi-geconjugeerd systeem, wat dezelfde eigenschappen heeft als een enkele benzeenring: electronen in een enkele benzeenring zijn gedelokalizeerd en kunnen van de ene naar de andere ring, i.e. geleiding vertonen.

De reden dat de geleidbaarheid van organisch materiaal nooit kan tippen aan de geleiding van metalen is, omdat bij metalen vrije ionen aanwezig zijn en niet de gedelokalizeerde elektronen zoals bij aromatische ringen.

[Reactie gewijzigd door Jolke op 27 juli 2024 09:00]

[ReDnAx1991]

zuurstof heeft ook 2 vrije electronen paren geleid dat ook net zo goed als een metaal zoals in jou beredenering, wat die moeilijke woorden betreft, ik probeerde iets uit te leggen, elk woord werd ook daadwerkelijk uitgelegd, kom jij aan met pi-geconjugeerd systeem net of de tweaker leek op gebied van scheikunde weet wat dat in houd, zelfs al zoek je het op op wikipedia.

en alles in de google vertaller drukken heeft ook geen nut, tevens had ik het niet over 3 electronen want een binding bestaat uit 2 electronen ik had het over 3 bindingen bestaande uit 6 electronen

[Verwijderd]

Wanneer zou die technologie er dan door komen? En hoeveel goedkoper zou dat zijn? Indium is duur, maar koolstof nanotubes klinken nu ook niet bepaald veel goedkoper.

Of is onze wereldvoorraad Indium al zo sterk verminderd dat het geen grootschalige productie meer aankan?

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 27 juli 2024 09:00]

[Bulls]

Stond laats in een Quest dat die materialen zo zeldzaam zijn en soms ook maar een bij product is van een andere mineraal dat het te duur word. En met de huidige groei van gebruik van indium dat we nog amper tot 2015 voorraad is. (grotendeels in china die de export verminderd voor eigengebruik) Dus elke vervanger is welkom.

[Reactie gewijzigd door Bulls op 27 juli 2024 09:00]

[Stoney3K]

Stond laats in een Quest dat die materialen zo zeldzaam zijn en soms ook maar een bij product is van een andere mineraal dat het te duur word. En met de huidige groei van gebruik van indium dat we nog amper tot 2015 voorraad is. (grotendeels in china die de export verminderd voor eigengebruik) Dus elke vervanger is welkom.

Bekende fout-vertaling: een rare-earth-metal zoals indium is niet zeldzaam.

Het is wel redelijk lokaal aanwezig (met name in China) en redelijk moeilijk te delven, vandaar ligt de prijs in verhouding best hoog.

Gelukkig is SiO2 een gunstig alternatief (Silicium Oxide), waarbij geen sprake is van productiebeperkingen of afnemende voorraden.

@Hieronder: Je hebt wel door dat SiO2 gewoon de standaard-variant glas is? Dat is een mooie isolator, terwijl InSnO2 ook geleidende eigenschappen heeft.

[G-bird]

Zeker als SnO2 fluor doped is.

@ hoezo irrelevant en off topic. De doping met fluor zorgt voor goede electrische geleidende eigenschappen bij SnO2. Op deze manier komt het qua transparantie en geleidende eigenschappen dichtbij ITO. In de zonnecel industrie, met name voor panelen van amorfe silicium, vervangt Sno2:F al ITO op grote schaal.

[Reactie gewijzigd door G-bird op 27 juli 2024 09:00]

[leoBO]

Een vaak voorkomende misvatting over ITO is of het nou indiumoxide is met tin erin of tinoxide met indium erin, het is als volgt (edit: ik bedoel met mijn reply niet dat G-bird het fout heeft oid):
ITO = indiumtinoxide = indiumoxide met ± 10% tin erin. Een Sn2+ op een In3+ plaats zorgt voor een netto 1- lading - dit zorgt voor de geleiding in het normaal isolerende indiumoxide.

FTO = fluorine doped tin oxide = wat het zegt. Een fluor-ion heeft 1 vrij electron, zuurstof 2. Netto maakt dat een F-ion op een O-plek dus 1+.

[Reactie gewijzigd door leoBO op 27 juli 2024 09:00]

[tweaker2010]

"De hoeveelheid indium in de aardkorst is vergelijkbaar met die van zilver."
http://nl.wikipedia.org/wiki/Indium Dus het is hartstikke zeldzaam

[RobbieB]

En alles wat op wikipedia staat is waar...

Gelukkig staat er bij de Engelse Wikipedia wel een bronvermelding:

"Indium ranks 61st in abundance in the Earth's crust at approximately 0.25 ppm,[9] which means it is more than three times as abundant as silver, which occurs at 0.075 ppm"

[_Thanatos_]

Beschikbaar in de korst versus totale beschikbaarheid? Misschien omdat het meeste zilver al gewonnen is en er relatief veel indium achterblijft

[Verwijderd]

@Stoney3K, dat is waar - ik ben abuis: SiO2 wordt veel gebruikt ipv. een speciale printsessie/sputtering van topcoats in LCD-productie. Maakt mijn reactie vrij stupide ;-)

[Verwijderd]

Eurm, indium is geen rare-earth-metal, dus denk niet dat het een vertaalfout is.

Daarbij komt indium ongeveer net zoveel voor als kwik en zilver, en is het daarmee dus inderdaad slecht geschikt als massaproductie materiaal.

[_Thanatos_]

Bekende fout-vertaling: een rare-earth-metal zoals indium is niet zeldzaam.

De meeste zeldzame aardmetalen zijn wel degelijk zeldzaam. De zeldzaamheid zit alleen niet in de beschikbaarheid in de aardkorst, maar in het feit dat ze moeilijk te vinden zijn, verstopt zitten in allerlei mineralen, en vooral verstrooid voorkomen ipv in geconcentreerde hoeveelheden.

[G-bird]

Indium is onder andere een bijproduct van het winnen van zink. Een van de redenen van de hoge prijs en geringe beschikbaarheid is dat China een aantal jaar geleden een paar zinkmijnen heeft gesloten.

[Mellow Jack]

Het valt wel op dat je steeds meer onderzoeken ziet die het westen onafhankelijk moet maken van China
Goed nieuws naar mijn mening want op 1 leverancier rekenen (ze beheren een enorm percentage van de markt) is nou niet echt handig

[Verwijderd]

De voorraad neemt rap af, omdat ITO niet alleen gebruikt wordt voor touchscreens maar voor alle LCD-schermen. Het is een essentiele laag in de productie. Daar komt bij dat het meeste indium uit China komt, wat zorgt voor een enorme machtspositie van China.
Gelukkig is SiO2 een gunstig alternatief (Silicium Oxide), waarbij geen sprake is van productiebeperkingen of afnemende voorraden.

[G-bird]

Gelukkig is SiO2 een gunstig alternatief (Silicium Oxide), waarbij geen sprake is van productiebeperkingen of afnemende voorraden.

Ik snap niet hoe SiOx een goed alternatief is voor ITO. ITO wordt meestal toegepast vanwegen electrisch geleidende eigenschappen. SiO2 is min of meer een isolator.

Maar misschien ontgaat mij iets.

[Verwijderd]

sowieso heeft china een machtspositie als het gaat om verschillende materialen die wij veel gebruiken in het westen.

[Verwijderd]

Dat het niet goekoper klinkt, wil nog niet zeggen dat dit zo is.

Het maken van nanotubes is een process dat al vrij goed onder controle is en men weet prima hoe je deze 'tubes' kun maken.

En ander punt van deze 'nieuwe' techniek is dat je niet mer afhankelijk bent van China als leverancier.

[Verwijderd]

Indiumverbindingen worden beschouwd als zeer giftig. Verschillende onderzoeken wijzen op orgaanschade en geboortedefecten veroorzaakt door Indium. (wikipedia). Als er dus een niet giftig beter verkrijgbaar alternatief voor is. Prima.

[Ghost Dog]

'Zeer giftig' is niet helemaal waar, aldus hetzelfde Wikipedia:

Pure indium in metal form is considered non-toxic by most sources. In the welding and semiconductor industries, where indium exposure is relatively high, there have been no reports of any toxic side-effects.

Indium compounds, like aluminum compounds, complex with hydroxyls to form insoluble salts in basic conditions, and are thus not well-absorbed from food, giving them fairly low oral toxicty. Soluble indium (III) is toxic when delivered parenterally, however, causing damage primarily to the kidney (both inner and outer parts). Other indium compounds are toxic when administered outside the GI tract: for example, anhydrous indium trichloride (InCl3) and indium phosphide (InP) are quite toxic when delivered into the lungs (the latter is a suspected carcinogen).

Wiki

[Reactie gewijzigd door Ghost Dog op 27 juli 2024 09:00]

[Verwijderd]

daarom had ik het ook voor indiumverbindingen.

[Ghost Dog]

En ik ook: 'Indium compounds'.

[G-bird]

Carbo nano tubes lijken ook niet geheel ongevaarlijk.

http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_nanotube#Toxicity

[Verwijderd]

Niet likken aan je touchscreen dus, maar daar is het ook niet voor bedoeld natuurlijk.

[Verwijderd]

het zit aan de binnenkant

[flippy]

oftewel in zakelijke taal: productiekosten omlaag en verkoopprijs hetzelfde houden of zelfs omhoog omdat men reclame maakt dat er koolstofbuizen in het scherm zitten...

[ReDnAx1991]

oftewel in zakelijke taal: productiekosten omlaag en verkoopprijs hetzelfde houden of zelfs omhoog omdat men reclame maakt dat er koolstofbuizen in het scherm zitten...

Dat lijkt me niet CNTs (carbon nanotubes) worden simpel gesynthetiseerd uit fullerenen beter bekend als buckie-balls deze zijn zelfs te vinden in roet van een openhaardvuur natuurlijk was het een revolutie toen ze erachter kwamen dat fullerene en CNTs eruit zagen zoals ze eruit zien en de eigenschappen hebben die ze hebben maar we maakte ze al zonder dat we het wisten.

[Verwijderd]

Ok.
Maar als we het over Fraunhofer/wetenschapsinstituten hebben, dan hebben we het over licenties/octrooien of dergelijks. Ik ben benieuwd in hoeverre de licenties zelf gaan kosten. Dat het eindproduct er dan nog steeds goedkoper uitkomt is dan te hopen. Al zal dat wel (positief) meevallen voor een dergelijke fabricageschaal als die voor touchscreens.

[Mellow Jack]

Of het nu goedkoper is of niet het zorgt er wel voor dat je weer minder shit uit de grond hoeft te halen

Das ook positief naar mijn mening

[448191]

Wel mooi dat er steeds meer applicaties voor koolstof worden gevonden.

Ook in de batterijtechniek is koolstof (met lood) als alternatief voor Lithium-Ion interessant.

http://www.altenergystock...he_lithiumion_bubble.html

[007Nightfire]

Ik maar denken dat ze bezig zijn met dat geweldige 'tweedimentionale' grafeen. Ik weet er teweinig van en lees teveel onzin .
+
Whaha met mijn simpele natuur- en scheikunde kennis begrjip ik ook nog wat Jolke bedoelt .

[HerrPino]

maar de techniek is nog steeds prijzig. Onderzoekers van Fraunhofer laten op Nano Tech 2011 een goedkoper alternatief zien...

Desondanks kleven er problemen aan dit materiaal; zo is indium vrij zeldzaam en zou grootschalige toepassing al snel te duur worden.

Iets snap ik niet...

[Reactie gewijzigd door HerrPino op 27 juli 2024 09:00]

[DLeijen]

Het alternatief is dan ook op basis van koolstofnanotubes en koolwaterstoffen, niet op basis van het dure indium.

[sfranken]

Zolang we maar niet zover doorslaan dat er overal touchscreens op komen (je magnetron lolwut?).

Mooie ontwikkeling, dat wel

[Jelle E]

Ach, als touchscreens goedkoper worden dan conventionele schakelingen zal het vanzelf doorzetten

[Verwijderd]

Men gaat pas naar andere materialen kijken wanneer het gebruikte materiaal te duur wordt. Vaak zie je dat ook gebeuren dat men overstapt op andere materialen. Is een logische evolutie lijkt me..

[MrBlueEyes]

Die komen er echt wel hoor. Voordeel van touchscreen is dat je een digitale knop hebt, die van alles kan weergeven. Hierdoor heb je maar een klein knopje nodig op bijvoorbeeld je magnetron waardoor je niet 10 losse knoppen nodig hebt.

[Verwijderd]

Het is niet eens belangrijk dat het veel goedkoper is, dit is een goede zet naar onafhankelijkheid van het instabiele China!

[tes_shavon]

waar denk jij dat deze nanotubes straks lekker goedkoop geproduceerd kunnen worden?

[Verwijderd]

In China. Maar er is een essentieel verschil: Indium zit in China in de grond, nanotubes KAN je overal produceren.

[ATS]

Indium zit op veel meer plaatsen in de grond; je moet alleen wel mijnen hebben om het ook de delven. En tjs... mijnwerkers in China zijn nu eenmaal goedkoper dan mijnwerkers in de VS. Gevolg: de mijnen in de VS zijn jaren geleden al gesloten, en inmiddels is China de de-facto monopolist voor dit soort gondstoffen. Er wordt inmiddels aan gewerkt om enkele oude mijnen weer te heropenen.

[x3n0ph0n]

China is niet instabiel, maar onafhankelijkheid is natuurlijk wel een goede zaak.

[stoepie2002]

Ik kan op Ebay een vervangings touch screen voor mijn telefoon kopen voor 8 dollar... dat gaat dan halveren???

[3DDude]

mwjah de vraag is wat voor crappy touch screen ding je dan krijgt als je die besteld he.

@t ontopic: Goede zaak, goed bezig. Ontwikkel dat spul maar lekker verder.. Ik zit misschien voor me 1e aanraakscherm telefoon ooit te kijken dit jaar..

[ATS]

Nee.
Een compleet touch screen, inclusief handel, is wel wat meer dan alleen de laag waar over gesproken wordt.