以下文章经 The Conversation许可转载，这是一个报道最新研究的在线出版物。
智能手机触摸屏是一项令人印象深刻的技术。它可以显示信息并响应用户的触摸。但正如许多人所知，即使是最坚固的刚性触摸屏，构成其透明导电层的关键元件也很容易损坏。如果柔性智能手机、 电子纸 和新一代智能手表要获得成功，它们就不能使用现有的触摸屏技术。
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我们需要发明一些新的东西——除了透明、轻便、电子响应迅速和廉价之外，还需要具有柔性和耐用性。许多研究人员正在寻求潜在的方案。作为加州大学河滨分校的研究生研究员，我是一个研究小组的成员，该小组致力于通过编织微观金属丝网层来解决这一挑战——构建我们称之为金属纳米线网络的东西。
这些可以构成新型显示系统的关键组件；它们还可以使现有智能手机的触摸屏更快、更易于使用。
氧化铟锡的问题
标准的智能手机触摸屏外部有一层玻璃，上面有两层称为 氧化铟锡的导电材料层。这些层非常 薄、对光透明并能传导少量电流。显示器位于下方。
当人触摸屏幕时，手指的压力会使玻璃稍微弯曲，将两层氧化铟锡压得更近。在 电阻式触摸屏中，这会改变各层的电阻；在 电容式触摸屏中，压力会产生电路。
氧化铟锡 导电性非常好，使触摸屏能够以闪电般的速度响应用户的触摸。但它也 非常脆，使其不适合更柔性的显示器。此外， 铟的储量不足，铟主要通过精炼锌和铅矿石生产， 无法满足日益增长的需求。
潜在的替代品
任何氧化铟锡的替代品都必须是透明的——否则，将其用于屏幕就毫无意义。它还必须具有良好的导电性。这种氧化铟锡层的潜在替代品包括 碳纳米管、 石墨烯 和 导电聚合物
但它们各自都有问题。碳纳米管 通常 在相互接触时具有高电阻，因此它们不能很好地用作网格。
石墨烯将是非常好的——它具有高导电性、柔性和透明性。然而， 尚未有工业规模的生产工艺 来生产足够的石墨烯以 满足需求。导电聚合物易于模制成不同的形状，并且具有足够的导电性，可用于某些 光伏和 LED 驱动的设备，但 它们吸收光的倾向 意味着它们还不够好，不能作为氧化铟锡的完全有竞争力的替代品。
探索金属纳米线网络
氧化铟锡的一种有希望的替代品可能是 金属纳米线网络。它们由单个银线或铜线组成，直径为几十到几百纳米，编织成相互连接的网格。它是透明的，就像纱窗一样——网格的单个线束非常小，不会遮挡整体视野。
银纳米线可以通过 硝酸银和乙二醇在高温下发生化学反应在溶液中制备。当溶液铺展在触摸屏（由玻璃或柔性塑料等绝缘材料制成）的背面时，液体干燥，纳米线彼此形成连接，从而形成网格。
与目前的标准氧化铟锡相比，生产带有银纳米线的器件具有几个优势。银的 导电性高 50 倍，并且可以用于 更广泛的器件。制造银纳米线器件预计也更 便宜。
在比较制造方法时，其他优势是显而易见的。氧化铟锡通过一种称为“溅射”的工业过程应用于触摸屏表面，该过程有效地汽化氧化铟锡，其中一部分落在触摸屏上。但是 高达 70% 的材料最终会落在溅射室的墙壁上，必须先将其移除才能重复使用。而且氧化铟锡不能直接应用于柔性塑料表面，因为溅射涉及大量热量，这会使塑料变形。
相比之下，金属纳米线是在露天溶液中制成的，然后可以通过称为 卷对卷涂布的工艺喷涂到柔性材料片材上。自 20 世纪 80 年代以来，这种工艺已用于制造太阳能电池板的组件。
尚存的挑战
没有人完全准备好将金属纳米线网络推向智能手机市场。银和铜在暴露于空气中时会腐蚀；包括我的实验室小组和 许多其他研究人员 正在努力寻找方法 用导电聚合物甚至其他金属对其进行涂层，以保护它们免受空气的侵蚀，同时又不牺牲透明度或导电性。
仍然存在的另一个挑战是如何 将金属纳米线嵌入柔性塑料片之间。但是，也许在不久的将来，我们将能够调动所有这些研究来创建使用金属纳米线网络的完全可用的设备。
本文最初发表在 The Conversation上。阅读原文。