Технологии изготовления дисплеев развиваются с невероятной скоростью. И это не пустые слова: уже сегодня мы можем зайти в любой магазин и купить смартфон с разрешением дисплея выше, чем у большинства телевизоров. Но производители не собираются останавливаться, и кажется, уже совсем скоро смартфоны с гибкими дисплеями будут стоять в магазинах на одной полке с обычными, «жёсткими» устройствами. Сегодня же мы поговорим о материале, который способен произвести революцию в мире мобильных дисплеев и вытеснить все привычные нам материалы. Встречайте: графен.

Зачем нужен новый материал?

Действительно, кажутся довольно странными сами попытки поиска нового материала во времена, когда производство дисплеев уже давно поставлено на поток. Однако причина более чем прозаична: на данный момент стоимость сырья очень высока. Оксид индия-олова (сокращённо ITO), используемый для производства LCD-дисплеев, органических светоизлучающих диодов и сенсорных экранов, в последнее время существенно подорожал. Причиной этому послужил всё растущий спрос на дисплеи всех типов, солнечные батареи и другие технологии. 

График изменения стоимости индия за последние 20 лет

Если же объективно смотреть на будущее, то ITO не идеален для использования в гибких дисплеях из-за своей хрупкости. Именно по причине роста стоимости ITO, ограниченного предложения и несоответствия развивающимся технологиям, производители вынуждены искать альтернативные материалы на основе углерода, среди которых самым перспективным на данный момент является графен.

Что же нам известно о графене?

Всё началось в далёком 2004 году с двух учёных, Андея Гейма и Константина Новосёлова. Позднее, в 2010 году, они получат Нобелевскую премию по физике за открытие нового материала. Если не вдаваться в подробности, то графен — это одноатомный слой атомов углерода, расположенных в гексагональной решётке. Толщина одного графенового слоя составляет всего 0,33 нанометра — почти в миллион раз тоньше человеческого волоса. Более того, выяснилось, что даже при такой толщине графен обладает интересными механическими, электрическими, оптическими, тепловыми и химическими свойствами.

К примеру, графен твёрже алмаза и практически в 300 раз прочнее стали. Что это означает на практике? Представьте: чтобы сломать слой лист графена толщиной в один атом, нужно поставить на него слона. Но при этом он способен растягиваться на 20% от своей изначальной длины, а значит, может выдержать определённой силы воздействие, прежде чем начнёт трескаться и распадаться.

Кроме того, графен проводит электричество так же хорошо, как и медь, а тепло проводит и вовсе лучше, чем какой-либо другой известный науке материал. Но и это ещё не всё: он поглощает только 2,3% проходящего сквозь него света, что делает его отлично видимым невооружённым глазом.

Что же это всё значит для смартфонов?

Теперь поговорим о том, что графен сможет дать нашим любимым смартфонам. Да, конечно, гибкие экраны уже не являются чем-то невероятным, однако нетрудно заметить, что благодаря своей гибкости и прочности графен просто идеально для них подходит.

Скорее всего, именно в области гибких дисплеев графен вытеснит ITO, который в силу своей хрупкости быстро ухудшает яркость и качества изображения в OLED-дисплеях. Как уже говорилось, эту проблему легко решает графен.

Схема строения OLED-дисплея

Проводимость материала также играет большую роль при использовании его в сенсорных экранах. Ещё в 2011 году исследователи из Университета Райса продемонстрировали одноатомный слой графена в сочетании с сетью из металлических нанопроводов на гибкой подложке — основу для создания невероятно прочного прозрачного дисплея с великолепной проводимостью, который можно было использовать в смартфонах.

Таким образом, основная ставка идёт именно на прочность графена. И, наверное, эту идею поддержит каждый, кто хоть раз видел, как его смартфон разбивается об асфальт.

Шаг вперёд в развитии дисплеев

Стоит отметить, что эта технология всё ещё находится на стадии разработки, однако уже сейчас можно говорить об огромном интересе её выпуска  на рынок. Picosun Oy, производитель систем атомно-слоевого осаждения, недавно объединился с несколькими европейскими компаниями, специализирующимися на нанотехнологиях, и научно-исследовательскими институтами для создания дисплеев на основе графена. Тем временем, интерес к графену неуклонно растёт — уже практически десять тысяч патентных заявок связаны с использованием именно этого материала. Nokia и другие компании в прошлом году инвестировали $1,36 млрд на графеновые исследования, а правительство Великобритании и Евросоюза выделили 50 миллионов фунтов стерлингов для продолжения этих исследований в Манчестерском Университете.

Как и в случае с любыми другими техническими инновациями, ещё слишком рано говорить о массовом производстве. Разумеется, необходимо множество дополнительных исследований и тестов, так что непосредственно результат применения этой технологии мы увидим ещё очень и очень нескоро.