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尽管2014年诺贝尔物理学奖将发光二极管(LED)作为当今最重要和最具破坏性的节能照明解决方案，但世界各地的科学家仍然不断寻找未来更好的灯泡。

进入碳电子产品。

基于碳的电子器件，尤其是碳纳米管(CNT)，正在成为制造半导体材料的硅的继承者。它们可能使新一代更亮，低功耗，低成本的照明设备能够在未来挑战发光二极管(LED)的主导地位，并有助于满足社会对绿色灯泡日益增长的需求。

东北大学的科学家开发出一种基于碳纳米管的新型节能平板光源，每小时运行的功耗非常低，约为0.1瓦 - 比LED低约100倍。

在AIP出版的“科学仪器评论 ”杂志上，研究人员详细介绍了该设备的制造和优化，该设备基于荧光屏和单壁碳纳米管作为二极管结构的电极。您可以将其视为钨丝收缩到微观比例的领域。

他们用含有高度结晶的单壁碳纳米管的混合液组装该装置，该单壁碳纳米管分散在有机溶剂中，该有机溶剂与称为表面活性剂的皂状化学品混合。然后，他们将混合物“涂”在正极或阴极上，并用砂纸刮擦表面以形成能够产生大的，稳定的和均匀的发射电流并且能量消耗低的光板。

“我们简单的'二极管'面板可以获得每瓦60流明的高亮度效率，这对于低功耗照明设备具有极好的潜力，”东北大学首席研究员兼环境研究副教授Norihiro Shimoi说。 。

Shimoi表示，当消耗单位电量时，亮度效率告诉人们光源产生多少光，这是比较不同照明设备能效的重要指标。例如，LED可以产生每瓦特100流明的流明和大约40英寸的OLED(有机LED)。

虽然该器件具有类似二极管的结构，但其发光系统并非基于二极管系统，二极管系统由半导体层构成，这些材料的作用类似于导体和绝缘体之间的交叉，其电性能可以通过添加称为掺杂剂的杂质来控制。

这些新器件具有发光系统，其功能更像阴极射线管，碳纳米管作为阴极，真空腔中的荧光屏作为阳极。在强电场下，阴极通过其尖锐的纳米管尖端发射出紧密的高速电子束 - 这种现象称为场发射。然后电子飞过腔体中的真空，并撞击荧光屏发光。

“我们发现，具有高度结晶的单壁碳纳米管的阴极和在我们的二极管结构中具有改进的荧光屏的阳极没有获得闪烁的场发射电流和良好的亮度均匀性，”Shimoi说。

场发射电子源因其能够提供比传统热离子阴极(如白炽灯泡中的灯丝)密度大约一千倍的强电子束而引起科学家的注意。这意味着场发射源需要更少的功率来操作并产生更加方向且易于控制的电子流。

近年来，碳纳米管由于其纳米级针状形状和化学稳定性，导热性和机械强度的非凡性质而成为电子场发射器的有希望的材料。

Shimoi解释说，高度结晶的单壁碳纳米管(HCSWCNT)在表面的碳网络中几乎没有缺陷。“具有高结晶度的单壁碳纳米管的阴极电阻非常低。因此，与其他现有的照明装置相比，新型平板装置具有更小的能量损失，可用于制造低能效的阴极。能量消耗。”

“许多研究人员试图用碳纳米管作为场发射器来构建光源，”Shimoi说。“但是没有人开发出相同且更简单的照明设备。”

考虑到器件制造的主要步骤 - 湿法涂层工艺是制造大面积和均匀薄膜的低成本但稳定的工艺，平面发射器件有可能为人们的生活提供新的照明方法Shimoi说，风格和减少地球上的二氧化碳排放。