塑膠可以折射光嗎
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為了改進大型觸控式螢幕、LED光板和窗式紅外太陽能電池的效能，密歇根大學的研究人員在使塑膠導電的同時使其更加透明。
他們提出了一個方法，透過創造一個三層防反射表面，幫助其他研究人員找到導電性和透明度之間的最佳平衡點。導電金屬層夾在兩種 “介電 ”材料之間，讓光線輕鬆透過。介質可以減少它們之間的塑膠層和金屬層的反射。
“我們開發了一種方法，使塗層具有高透明度和導電性、低霧度、優異的靈活性、易於製造和對不同表面的相容性，”領導這項工作的密歇根大學電氣工程和計算機科學教授Jay Guo說。
此前，Guo的研究團隊已經證明，可以在塑膠片上新增一層金屬（一層很薄的銀），使其具有導電性，其本身就可以降低大約10%的光傳輸率。
光線透過塑膠的透射率比透過玻璃的透射率要低一些，但它的透明度可以透過防反射塗層來改善。Guo和他的同事、來自南京科技大學的密歇根大學客座教授Dong Liu意識到，他們可以製造一種同時具有導電性的防反射塗層。
“人們理所當然地認為，導體的透射率低於基底的透射率，但我們的研究表明，事實並非如此。”《Nature Communications》雜誌上該研究的第一作者Chenang Ji說。Chenang Ji作為電氣和計算機工程專業的博士生參與了該專案，並於2019年獲得密歇根大學的博士學位。
在這種情況下，團隊選擇的電介質是氧化鋁和氧化鋅。在最靠近光源的一側，氧化鋁比塑膠表面反射回光源的光線要少。然後是金屬層，由銀組成，裡面有少量的銅，只有6。5奈米厚，然後氧化鋅幫助引導光線進入塑膠表面。在塑膠與對面的空氣相遇的地方，一些光還是會被反射回來，但總體來說，透光率比單獨的塑膠要好。透光率為88。4%，高於單獨使用塑膠的88。1%。
有了理論結果，該團隊預計其他研究人員就能夠設計出類似的三明治式柔性高透明導體，其透光率甚至比單獨的塑膠更高。
“我們告訴人們，對於一個目標電導率，電介質-金屬-電介質導體可以有多透明。我們還告訴他們如何一步步實現這種高透光率。”Liu說。
訣竅是選擇合適的電介質，然後找出每種電介質的合適厚度，以抑制薄金屬的反射。一般來說，塑膠和金屬之間的材料應該具有較高的折射率，而離顯示器或光源最近的材料應該具有較低的折射率。
Guo正在繼續推進這項技術的發展，合作開展了一個專案，在太陽能電池中使用透明導體安裝在窗戶上。這些可以吸收紅外光並將其轉化為電能，同時留下可見光光譜來照亮房間。他還提出了大型面板互動顯示器和汽車擋風玻璃，可以像後窗一樣融化冰塊。
論文標題為《Ultrathin-metal-film-based transparent electrodes with relative transmittance surpassing 100%》。