触摸屏替代品减轻对世界铟短缺的担忧

你有没有想过你的智能手机或平板电脑没有触摸屏?如果我们用完地球上最稀有的矿物之一铟，情况可能很快就会发生。

铟以氧化铟锡的形式用于许多高科技设备，如触摸屏、智能手机、太阳能电池板和智能窗户。这种化合物具有光学透明性和导电性——触摸屏工作所需的两个关键特性。

但有一个问题：我们无法保证铟的长期供应。它自然只存在于微小的痕迹中，因此直接开采是不切实际的。世界上几乎所有的铟都是锌矿开采的副产品。

幸运的是，我们有一个潜在的解决方案：我和我的同事开发了一种新方法来制造不含铟的光学透明和导电涂层。

一个恶化的问题

由于全球铟供应与锌矿开采密切相关，其供应量和价格将取决于对锌的需求。

锌需求可能下降——在汽车制造业中已经很明显——以及智能手机和触摸屏使用量的不断增加——将加剧未来铟的潜在短缺。

一种选择是尝试回收铟。但是由于涉及的数量很少，从使用过的设备中恢复它的成本很高。

当关键材料供不应求时，我们应该寻找替代品。这正是我和我的同事发现的。

它是如何工作的?

我们的新涂层涉及等离子技术，其详细信息发表在《太阳能材料和太阳能电池》杂志上。

等离子体就像带电粒子汤，其中的电子从原子中剥离出来，通常被描述为继固体、液体和气体之后的第四种物质状态。它听起来像是一种奇异的物质，但实际上它包含了宇宙中 99% 以上的可见物体。我们的太阳和大多数恒星一样，本质上是一个巨大的发光等离子体球。

言归正传，荧光灯泡和霓虹灯也含有等离子体。我们的新型触摸屏薄膜不含等离子，但它们的制造使用等离子作为创造新材料的一种方式，否则这些材料是无法制造的。

我们的涂层由一层超薄银制成，夹在两层氧化钨之间。这种结构的厚度不到 100 纳米——大约是人类头发宽度的千分之一。

这些超薄夹层是使用称为“等离子溅射”的工艺制成并涂覆到玻璃上的。这涉及将氩气和氧气的混合物置于强电场中，直到该混合物转变为等离子体状态。等离子体用于轰击钨固体目标，从中分离原子并将它们作为超薄层沉积在玻璃表面上。

然后我们使用银重复这个过程，最后第三次使用嵌入银纳米颗粒的氧化钨。整个过程只需几分钟，产生的废物最少，比使用铟更便宜，并且可用于任何玻璃表面，例如电话屏幕或窗户。

完成的等离子涂层还有另一个有趣的特点：它是电致变色的，这意味着如果施加电压，它可以变得或多或少不透明，或改变颜色。

这意味着它可以用来创建超薄的“可打印显示器”，可以变得更暗或更亮，或者根据需要改变颜色。它们很灵活，耗电量很小，这意味着它们可以用于多种用途，包括智能标签或智能窗户。

涂有我们新薄膜的智能窗户可用于阻挡光线的流动，从而根据需要阻挡热量。我们的等离子薄膜可以应用于任何玻璃表面，然后可以根据外面的天气进行设置以调整其透明度。与现有的“光致变色”眼镜镜片不同，它会响应环境光线水平，我们的材料会响应电信号，这意味着它可以随意操纵。

我们的新无铟技术在制造下一代触摸屏设备(如智能手机或电子纸)以及智能窗户和太阳能电池方面具有巨大的潜力，以实现环境可持续性。这项技术已准备好扩大规模，用于在商用玻璃上创建涂层，我们现在正在进行进一步的研究和开发，以使它们适用于未来的可穿戴电子设备。

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