以下文章經 The Conversation許可轉載，這是一個報道最新研究的線上出版物。
智慧手機觸控式螢幕是一項令人印象深刻的技術。它可以顯示資訊並響應使用者的觸控。但正如許多人所知，即使是最堅固的剛性觸控式螢幕，構成其透明導電層的關鍵元件也很容易損壞。如果柔性智慧手機、 電子紙 和新一代智慧手錶要獲得成功，它們就不能使用現有的觸控式螢幕技術。
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我們需要發明一些新的東西——除了透明、輕便、電子響應迅速和廉價之外，還需要具有柔性和耐用性。許多研究人員正在尋求潛在的方案。作為加州大學河濱分校的研究生研究員，我是一個研究小組的成員，該小組致力於透過編織微觀金屬絲網層來解決這一挑戰——構建我們稱之為金屬奈米線網路的東西。
這些可以構成新型顯示系統的關鍵元件；它們還可以使現有智慧手機的觸控式螢幕更快、更易於使用。
氧化銦錫的問題
標準的智慧手機觸控式螢幕外部有一層玻璃，上面有兩層稱為 氧化銦錫的導電材料層。這些層非常 薄、對光透明並能傳導少量電流。顯示器位於下方。
當人觸控式螢幕幕時，手指的壓力會使玻璃稍微彎曲，將兩層氧化銦錫壓得更近。在 電阻式觸控式螢幕中，這會改變各層的電阻；在 電容式觸控式螢幕中，壓力會產生電路。
氧化銦錫 導電性非常好，使觸控式螢幕能夠以閃電般的速度響應使用者的觸控。但它也 非常脆，使其不適合更柔性的顯示器。此外， 銦的儲量不足，銦主要透過精煉鋅和鉛礦石生產， 無法滿足日益增長的需求。
潛在的替代品
任何氧化銦錫的替代品都必須是透明的——否則，將其用於螢幕就毫無意義。它還必須具有良好的導電性。這種氧化銦錫層的潛在替代品包括 碳奈米管、 石墨烯 和 導電聚合物
但它們各自都有問題。碳奈米管 通常 在相互接觸時具有高電阻，因此它們不能很好地用作網格。
石墨烯將是非常好的——它具有高導電性、柔性和透明性。然而， 尚未有工業規模的生產工藝 來生產足夠的石墨烯以 滿足需求。導電聚合物易於模製成不同的形狀，並且具有足夠的導電性，可用於某些 光伏和 LED 驅動的裝置，但 它們吸收光的傾向 意味著它們還不夠好，不能作為氧化銦錫的完全有競爭力的替代品。
探索金屬奈米線網路
氧化銦錫的一種有希望的替代品可能是 金屬奈米線網路。它們由單個銀線或銅線組成，直徑為幾十到幾百奈米，編織成相互連線的網格。它是透明的，就像紗窗一樣——網格的單個線束非常小，不會遮擋整體視野。
銀奈米線可以透過 硝酸銀和乙二醇在高溫下發生化學反應在溶液中製備。當溶液鋪展在觸控式螢幕（由玻璃或柔性塑膠等絕緣材料製成）的背面時，液體乾燥，奈米線彼此形成連線，從而形成網格。
與目前的標準氧化銦錫相比，生產帶有銀奈米線的器件具有幾個優勢。銀的 導電性高 50 倍，並且可以用於 更廣泛的器件。製造銀奈米線器件預計也更 便宜。
在比較製造方法時，其他優勢是顯而易見的。氧化銦錫透過一種稱為“濺射”的工業過程應用於觸控式螢幕表面，該過程有效地汽化氧化銦錫，其中一部分落在觸控式螢幕上。但是 高達 70% 的材料最終會落在濺射室的牆壁上，必須先將其移除才能重複使用。而且氧化銦錫不能直接應用於柔性塑膠表面，因為濺射涉及大量熱量，這會使塑膠變形。
相比之下，金屬奈米線是在露天溶液中製成的，然後可以透過稱為 卷對卷塗布的工藝噴塗到柔性材料片材上。自 20 世紀 80 年代以來，這種工藝已用於製造太陽能電池板的元件。
尚存的挑戰
沒有人完全準備好將金屬奈米線網路推向智慧手機市場。銀和銅在暴露於空氣中時會腐蝕；包括我的實驗室小組和 許多其他研究人員 正在努力尋找方法 用導電聚合物甚至其他金屬對其進行塗層，以保護它們免受空氣的侵蝕，同時又不犧牲透明度或導電性。
仍然存在的另一個挑戰是如何 將金屬奈米線嵌入柔性塑膠片之間。但是，也許在不久的將來，我們將能夠調動所有這些研究來建立使用金屬奈米線網路的完全可用的裝置。
本文最初發表在 The Conversation上。閱讀原文。