近年來,智慧型手機科技改善得很迅速,給了我們更長的電池壽命、更佳的表現、以及更好的相機能力,但是它們仍然有著,在撞到及掉落後,容易破裂的螢幕。

有潛力的材料

在研發可提供頂尖品質的亮度、清晰度、優秀的強度,且能夠裝置到電話、電視、及未來筆電上的鹵化鉛鈣鈦礦(lead halide perovskite,LHP)螢幕上,科學家們已經達成了激勵人心的進展。

雖然這種奈米結晶結構的材料長久以來已展現出用作顯示器的潛力,但是他對於光、熱、以及水都非常敏感。目前,它只有在稀薄氣壓的實驗室中,能作為螢幕科技而運作。

不僅如此,它還有洩漏出有毒金屬離子的傾向,因此用於消費型電子產品上並不理想。而藉由將 LHP 材料困於玻璃中,LHP 顯示器的最新研究解決了很多這些問題。

改善製程

澳洲昆士蘭大學(University of Queensland)的化學工程師侯敬偉博士(Jingwei Hou,音譯)說:「我們的化學工程師與材料科學家團隊已經研發了一個製程,能夠將奈米晶體包於或綁進玻璃孔隙中。這個製程是使材料穩定、增加其效率、以及抑制有毒的鉛離子從材料中洩漏出的關鍵。」

另一個加分的點是,如果你們知道這個奈米結晶結構的鈣鈦礦材料也正被看作為一種更好、新一代的太陽能板材料。它不僅能夠用作顯示器,也能夠被改造成可將太陽光轉換成電力。

新研究背後的研究人員報導說,當接觸到熱、光、空氣以及濕氣時,完成的產品原型顯示出「高穩定性」,且在浸漬於水 1000 小時後,仍能夠維持 80% 的發光。

我們仍然位於非常早期的階段。在此技術準備好來製作不會破裂的手機螢幕之前,還需要花上好幾年的時間。不過,多出的玻璃的確讓這個科技前進了數大步。

侯博士說:「目前,量子點發光二極體(quantum dot light-emitting diode,QLED)螢幕被認為是在影像顯示及表現上最好的。這項研究藉由提供很棒的圖片品質以及功力,能夠讓我們改善這項奈米晶體科技。」

未來展望

即便在實驗室中的概念驗證(proof-of-concept)與實際產品間仍然有很長的時間差距,材料科學家仍持續在顯示器科技方面取得很大的進展。

除了首先要研發不會破裂的顯示器以外,科學家也正在研發當破裂時能夠自主修復的螢幕科技。不過,這依然需要時間來讓材料規模化以及量產。

在這篇最新論文中的詳細研究應該能夠造福鈣鈦礦研究的所有面向,不僅僅是其於電子顯示器中的用途,也能夠使其更穩定與實用,以作為太陽能板的一部分而被部署。

昆士蘭大學(University of Queensland)的化學工程師陳薇琪教授(Vicki Chen,音譯)說:「我們不僅能夠讓這些奈米結晶更為強健,我們也能調整它們的光學-電子性質,使其具有驚奇的發光效率,和非常理想的白光 LED。這個發現,替用於能源轉換及催化的奈米結晶-玻璃複合材料開啟了一個新的世代。」

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參考資料:

  1. Nield, D., (2021, November 5). These Engineers May Have Come Up with The Perfect Material for Unbreakable Screens. ScienceAlert
  2. Hou, J. et al., (2021, October 29). Liquid-phase sintering of lead halide perovskites and metal-organic framework glasses. Science. DOI: 10.1126/science.abf4460
  3. 圖片來源:https://www.sciencealert.com/new-nanocrystal-composite-material-could-enable-unbreakable-screens(圖:Beeldbewerking/Getty Images)
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