透明导电电极是太阳能电池、液晶显示器、发光二极管以及触摸屏等各种光电设备的重要组成部分，在汽车内饰智能表面、车载显示触摸屏中应用广泛，随着汽车智能化发展，需求增长迅速。
图 透明导电电极材料应用于车载触控显示
目前使用最广泛的透明导电材料是氧化铟锡（ITO），但是贵金属铟的有限储备和ITO的脆性阻碍了其在柔性电子器件中的应用和可持续发展，开发替代ITO的新型透明导电材料成为柔性电子器件发展的首要任务。因此，除了ITO以外，透明导电材料还有导电聚合物PEDOT、金属网格、碳纳米棒、纳米银线、石墨烯等。
一、ITO
氧化铟锡（Tin-doped Indium Oxide或者Indium Tin Oxide、ITO）是氧化铟中(In2O3)含有少量(SnO2)的复合氧化物，通常质量比为90% In2O3，10% SnO2。
ITO由于具有较低的电阻和较高的透光率，成为目前主流的触控电极材料，广泛应用于液晶显示屏、太阳电池和触控面板等光电产品。但是ITO材料因其物料的易脆性，造成阻抗稳定性不佳，无法顺利切入大尺寸、可挠曲的面板市场。
图 ITO导电膜 图片来自中国兴业新材料官网
二、PEDOT
PEDOT是EDOT（3,4-乙烯二氧噻吩单体）的聚合物，PEDOT具有分子结构简单、能隙小、电导率高等特点，被广泛用作有机薄膜太阳能电池材料、OLED材料、电致变色材料、透明电极材料等领域的研究，也是当前市场上触摸开关的主要透明电极材料。
与其他导电聚合物相比，PEDOT还有以下这些优点：导电性好、透明度高、稳定性好、易于加工。目前，以PEDOT为功能材料的产品产业化的有比利时爱克发材料(Agfa Materials)、德国贺利氏。
三、Metalmesh
金属网格是利用银、铜等金属材料或氧化物，在PET等塑胶薄膜上所形成的金属网格图案。
金属网格金属网格理论最低面阻值可达0.1欧姆／平方英寸，并且具备电磁遮蔽功能而降低讯号干扰，其优点是原料成本低、可弯折性好，可用于柔性器件。但是受限于印刷制作的工艺水平，其所制得的触控感测器图样的金属线宽较粗，通常大于5um，这样会导致在高像素下(通常大于200ppi)莫瑞干涉波纹非常明显。因此，金属网格更适合应用在分辨率不高、使用距离较远的台式机、笔记本电脑和电视等产品上。
如果薄膜中金属网格图样的线宽能够大幅度下降，则能有效的降低金属网格技术中的莫瑞干涉的问题，特别是如果金属网格图样的线宽下降到1um左右，则该技术制成的薄膜同样可以搭载在高分辨率的智能设备上。
目前具备相对成熟的MetalMesh技术的有欧菲科技、苏大维格、松下电子、KURZ（子公司PolyIC）、大赛璐、富士、郡是等。
图 采用PolyIC生产的PolyTC传感器技术的汽车内饰环境照明，传感器由薄的聚酯载体箔上的金属网格组成 图片来自网络
四、碳纳米管
碳纳米管(CNT，carbonnanotube)是由单层或多层之石墨层，卷曲成直径1纳米至50纳米间的中空柱状体，主要分成多层碳纳米管(multi-wallnanotubes，MWNT)及单层碳纳米管(single-wallnanotubes，SWNT)两种型式。单壁碳纳米管（SWCNT）具有良好的导电性、高结构稳定性、高柔韧性、低折射率和低雾度等优异的光、电、力学性能，因而被认为是新型透明导电材料的理想候选。
在电性上，SWNT又可依直径与旋度(chirality)之差异再区分为金属性与半导体性，了解到其电阻率分别约为5.1x10-6(与金属铜相当)及1x10-4Ω-m(与锗相当)；在触控面板技术的应用上，当然以电阻率低且透光率高的金属性单层碳纳米管为主。
图 碳纳米管结构示意图 图片来自网络
五、碳纳米棒（碳纳米芽）
在纳米技术中，碳纳米芽是一种将碳纳米管和球状富勒烯（均为碳的同素异形体）结合在同一结构中，形成附着在管上的“ 芽 ”的材料。碳纳米芽在2006年被发现并合成。
图 几种稳定的碳纳米芽结构的计算机模型 图片来自网络
NanoBud具有可调电导率，高强度，低密度，高热稳定性和机械稳定性以及传统碳纳米管的高导电性和导热性，但具有高反应性，低功函数和化学功能性，如富勒烯。此外，它们已被证明是比传统纳米管更优越的场发射器，并且具有额外的好处，即它们不需要为此目的而对齐。这使得NanoBuds®成为各种应用的理想选择。且由于富勒烯和纳米管的曲率，几乎任何表面都可能被转化为具有触摸感测能力的表面。
CANATU的主要产品是可用于3D拉伸的碳纳米棒导电薄膜（CNB™ Films），其核心技术与材料便是下图这个类似于水龙头开关的碳纳米棒（Carbon NanoBud®）。
图 Carbon NanoBud®模型图
Canatu开发和生产创新型3D可塑型和可伸缩的碳纳米棒（CNB™）薄膜和触摸传感器，碳纳米棒（CNB™）薄膜可以集成到塑料、玻璃、纺织品或皮革中，做成3D触摸式显示器、智能开关和其他直观的用户体验，可实现汽车内饰的3D形触摸表面，以及用于灯光和ADAS传感器的3D形状加热器。
图 CANATU CNB™ Films 应用于汽车触控开关
六、纳米银线
纳米银线(SNW，silver nanowire)是直径在纳米(10-9m)尺度的(纵向没有限制)的金属一维结构。纳米银线的直径小，在250nm以下，在可见光范围下的透光性高，同时，银具有高导电性和稳定性，可运用在触控感测导电图型结构的制程中，作为ITO透明导电膜的替代方案。
同时，纳米银线具有优异的耐曲挠性，为实现柔性、可弯折LED显示、触摸屏等提供了可能。
图 透明柔性导电材料纳米银线的制备流程 来源大连大学的孙晶教授课题组
七、石墨烯
石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成的六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，具有超高的电子电导率、理想的电容储能和对光透明的特性，同时柔性可折叠，在构筑高性能透明导电薄膜(TCE)和柔性透明超级电容方面等方面具有很大潜力，可用于汽车电子、智能穿戴、目前主要应用领域是穿戴设备上。
图 石墨烯车载触控屏应用产品实例 图片来自常州二维碳素科技股份有限公司官网
智能时代，汽车触控开关取代传统按键开关是大势所趋，但触控开关要做的还有很多：比如说当前最重要的做好反馈，防止误操作。技术的进步需要主机厂、方案设计、零部件供应商、材料企业等的共同努力。
关注公众号智能汽车俱乐部（ID：smartautoclub），公众号对话框内回复关键词 “HUD加入“，申请加入。
English 
Chinese