Transparante geleidende kunststof theoretisch uitgelegd

Om een kunststof elektrisch geleidend te maken hoef je er maar zó weinig nanobuisjes aan toe te voegen dat je ze niet ziet. De kunststof blijft gewoon transparant en is bruikbaar als onzichbare antistatische coating, zo stellen onderzoekers van het Dutch Polymer Institute (DPI) en de TU Eindhoven.

In Eindhoven zijn ze al jaren in staat om dergelijke films te maken (zie C2W nummer 8, 1 mei 2004), maar postdoc Andriy Kyrylyuk en projectleider Paul van der Schoot (TU/e) hebben nu ook een theoretische onderbouwing gepubliceerd in PNAS.

De berekeningen zijn gebaseerd op een het idee dat geleiding optreedt zodra elektronen van het ene naar het andere einde van een stuk plastic kunnen komen via een netwerk van nanobuisjes die elkaar raken. De minimale concentratie buisjes die nodig is voor zo’n netwerk wordt de ‘percolation treshold’ genoemd.

Die drempel blijkt vrij laag te liggen, mits je de kunststof zo kiest dat hij voldoende interactie vertoont met de nanobuisjes zodat ze niet alleen maar onderling gaan klonteren. Ook valt uit de berekeningen af te leiden dat je het beste een mengsel kunt gebruiken met een paar lange buisjes en een hoop korte.

De Eindhovense hoogleraar Cor Koning laat weten dat het inmiddels al is gelukt om een geleiding van 1000 Siemens/m te krijgen in een folie met 1,7 massaprocent nanobuisjes . “Dat is een wereldrecord, denk ik”. Een film met slechts 0,1 procent buisjes geleidt ook, zij het veel minder. Essentiel is wel om nanobuisjes van zeer goede kwaliteit te gebruiken; Koning heeft ze ooit gekregen van een collega bij het MIT in de VS.

De films kunnen bijvoorbeeld worden aangebracht via een spincoatingproces. Koning denkt dat de zulke coatings mogelijk ooit de huidige indiumtinoxidecoatings kunnen vervangen. Die geleiden voorlopig nog een factor 10 beter. “Maar tin is giftig en het gebruik staat onder druk.”

bron: DPI