Созданные учеными из ЛЭТИ и ГОИ им. С.И. Вавилова новые гибкие структурированные полимерные материалы могут использоваться в качестве очень тонких покрытий, обеспечивающих компактность и прочность дисплеев в различных типах электроники.
19.10.2023
Современная массовая техника, например, телевизоры, компьютеры, планшеты, смартфоны, часы, чайники, банкоматы, рекламные щиты, промышленное оборудование и многое другое, имеет электронные дисплеи для демонстрации различных изображений или панелей управления устройствами. В свою очередь, любой дисплей представляет собой многослойную пластину, и каждый слой обеспечивает определенные функции устройства. Как правило, в такой сэндвич-системе есть электроуправляемый жидкокристаллический (ЖК) слой, эффективность работы которого обеспечивается наличием поляризатора и анализатора света.
Таким образом, практически любой дисплей содержит так называемые поляризационные фильтры. Они являются специальным элементом (иногда покрытием), который отвечает за формирование изображения, регулировку яркости, отсутствие бликов и некоторые другие функции. Сегодня большая часть поляризационных фильтров создается из неорганических материалов, специальных стекол, которые отличаются хрупкостью и относительно большой толщиной (до 1 см), а поэтому являются сдерживающим фактором для повышения прочности и миниатюризации дисплеев. Альтернативой могут служить поляризаторы, сделанные из органических тонких пленок. Но их производят всего несколько компаний по всему миру, за пределами России.
«Мы получили первые в России гибкие тонкопленочные поляризаторы света с сенсибилизатором на основе оксида графена толщиной всего 0,1 миллиметра. При этом пропускание параллельной световой компоненты в видимой области составило не менее 70-75%, пропускание ортогональной компоненты было на уровне 0.1-0.3%. Прочность (микротвердость) была увеличена в 2 раза в сравнении с чистой полимерной матрицей, используемой для создания тонкопленочных поляризаторов. Этого удалось достичь благодаря оригинальной технологии получения поляризаторов из органических полимеров с учетом модификации при структурировании оксидом графена, за счет уникальных свойств последнего».
Основой для таких пленок может служить широкий спектр органических материалов. В данном случае исследователи использовали поливиниловый спирт: при комнатных условиях он представляет собой порошок. Из него сформировали водную эмульсию, в которую ввели оксид графена. Затем полученное соединение было подвергнуто термической обработке и последующему поливу на кварцевые пластины для просушки. Стоит обратить внимание, что за основу технологической обработки такого структурированного полимерного композита был взят технический процесс, заявленный в патенте (№2697413, (RU (11) 2 697 413 С1).
Далее, для создания пленок материал механически растягивается в пленку с помощью специальной машины. Причем получившееся покрытие характеризуется высокой равномерностью, которая обеспечивается за счет использования графена в составе материала.
«Результаты исследования характеристик материалов показывают, что созданные нами пленки – это полностью готовый к использованию поляризационный фильтр для дисплеев любого назначения, от смартфонов и телевизоров до банкоматов и информационных стендов. Сейчас мы ведем поиски потенциальных индустриальных партнеров, которые будут готовы внедрить нашу технологию получения поляризаторов в массовое производство», – поясняет профессор Наталия Владимировна Каманина.
В разработке материалов приняли участие исследователи из Государственного оптического института (ГОИ им. С.И. Вавилова) и молодые ученые из СПбГЭТУ «ЛЭТИ». Данный проект является одним из направлений работы научного коллектива в сфере разработки материалов для электроники, лазерной техники, биомедицины на новых физических принципах. Так, ранее были созданы высокопрочные защитные покрытия для оптоэлектронных устройств.
Результаты исследований опубликованы в международных научных изданиях “Оптический журнал” и Liquid Crystals and their Application.
