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未来触摸屏:石墨烯取代ITO导电薄膜材料
在智能领域,触控技术几乎已成标配。据调研机构ABIResearch报告称,2006年仅7%的智能采用触摸屏,而到2016年97%的智能将采用触摸屏。随着Phablet和超极本的份额扩展,大尺寸触摸屏的需求也将不断增长。
从电阻屏到电容屏,从G+G到OGS、In-cell、On-cell,智能及平板电脑用户体验的飞速发展,得益于触控技术的变革和应用形式的丰富。除了触控芯片的技术推陈出新,石墨烯、纳米银等各种触摸新材料的出现也推动了触控技术的进一步发展。
目前市场上触摸屏的ITO导电薄膜材料主要为氧化铟锡,这种材料主要来自稀土,不仅价格高,而且易碎。目前越来越多的厂商开始采用石墨烯、纳米银、碳纳米管等新兴材料来取代传统的氧化铟锡,不仅原材料获取方便、制造成本低,而且制备工艺简单。
常州二维碳素科通风软管技有限公司总经理金虎表示,石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一个碳原子厚度,其材料拥有非常优异的性能,可应用到多种产业中。用石墨烯材料做的导电薄膜,相比传统的ITO具有许多优势。首先是原材料的取得比较容易,ITO原材料为稀有金属铟,全世界储量很低,随着各国对稀土资源的保护性政策,其成本已经不断飚升,从02年$92/kg到现在的$930/kg,据2008年美国矿业协会数据,目前已发现的铟矿储量仅能使白炽灯用到2轴套028年,而2010年以来铟的使用量在快速放大。另外ITO废旧电子产品也不易回收,铟有毒性鱼丸机,且回收成本高昂。
相对来说石墨烯的原材料(石墨,氢气,甲烷,氩气,可回收的金属基底材料,以及化学腐蚀药剂),废旧电子产品处理容易。从原材料成本来看,石墨烯远低于传统ITO材料。此外,石墨烯触摸屏sensor加工工序相对简单,对生产设备、需求场地等投资要求低,可进一步降低模组成本。
此外,ITO是陶瓷材料,柔韧性差,加工过程中因弯折而破碎,是重要的成本增加因素,同时在未来的柔性显示趋势中,ITO材料也不适合。相对来说柔性是石墨烯的重要特性,其弯折性能主要为其基底PET材料的弯折极限。
除了成本优势外,单层石墨烯还具有透光率好,只吸收2.3%光;理论电阻率低,比铜/银电阻率还要低;同时耐高温、防水、碱、盐腐蚀等多种优异性能。金虎认为,未来石墨烯触摸屏取代传统ITO触摸屏将是大势所趋。
据金虎介绍,2012年,常州二维碳素科技有限公司与石墨烯研究院、力合光电在常州发布了世界首款用石墨烯电容式触摸屏,领先于三星、Sony等国际大厂。金虎表示,石墨烯的制成需要有尖端的制备工艺,目前业内主要有四种制备汽车上除少许部件采取纯PP树脂加工外方法,分别是机械剥离法、外延生长法、氧化石墨还原法和气相沉积法(CVD)。前蒙古国将经贸关系发展作为对华关系的优先领域三种的原材料均为石墨,CVD法原材料则为甲烷居多。其中三星采用的工艺路线是管式炉,计划2015年在美国推出石墨以供以后参考烯触摸屏,而据传苹果的iphone6也将使用石墨烯材料。
目前来看,石墨烯触摸屏的发展还处在行业初级阶段,但除了上游材料以外,下游供应链的发展还比较迟缓,良率也有待提高。所以距离大规模商用还有一段时间,但相信随着三星、苹果等企业进入该领域,这一时间将很快到来。
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