银纳米线网络的高有序排列及其图案化设计
发布时间：2020-12-21 22:09
银纳米线的有序排列及图案化,是制备柔性触控感知单元结构的关键步骤,也是银纳米线透明导电薄膜实际应用的最具挑战性的难题之一.传统的银纳米线有序化具有涂布速度慢、流体动力小、有序化程度不高等缺点.本研究使用0.4 wt%超细银纳米线(直径20 nm)的乙醇溶液在快涂布速度下(60 mm/s)制备了有序化程度高达0.82的银纳米线透明导电薄膜.银纳米线网络的超高有序化归因于毛细管作用力和流体动力的大幅度增加.在有序化银纳米线网络结构的基础上,利用常规光刻法和湿法刻蚀制备导电通道,通道宽度范围为20～500μm,精度高达99%以上,为其在可拉伸电极中的实际应用提供了参考.
【文章来源】：科学通报. 2020年14期 北大核心
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
(网络版彩色)有序化AgNW网络的制备原理示意图
在本研究中,我们借助ImageJ软件来判断AgNWs的取向,如表1所示,由上述公式可以计算得出,所制备的有序化AgNW TCFs的有序化程度S2D最高可达0.82(图5(a)～(h)),表示有84%的Ag NWs偏转角度在30°以内,有81%的AgNWs偏转角度在15°以内,远高于文献[41]的结果(S2D=0.517).半峰宽FWHM仅为18.2°,远低于文献[31,38,39].另外,文献[40]中的其他计算公式:图4(网络版彩色)不同浓度的AgNWs墨水所制备的TCFs的OM照片(a～f)、有序化程度S2D的变化(g)以及沿不同角度排布的银纳米线的数目分布图(h).(a)0.1 wt%;(b)0.2 wt%;(c)0.3 wt%;(d)0.4 wt%;(e)0.5 wt%;(f)0.6 wt%
本研究首先尝试了3种不同的清洗方法来调节AgNWs的纯化质量:(1)离心法.能成功保留AgNWs表面上PVP层(图2(a),(b)),所涂覆的TCFs上AgNWs密度较大,但银颗粒清洗得不干净,大幅度影响TCF的光学性能(图2(c)).(2)正压过滤法.如图2(d)～(f)所示,虽然银颗粒以及短棒清洗得很干净,但是由于AgNWs表面的PVP层也被清洗干净,大幅度减小了其与PLL之间的扎钉作用力,导致TCFs上AgNWs密度大幅度下降.(3)动态搅拌清洗法.既成功保留了AgNWs表面上的PVP层(图2(g),(h)),又将墨水中银颗粒以及短棒清洗干净,制得的TCFs上AgNWs密度大,有序化程度高(图2(i)).将动态搅拌清洗的AgNWs分散在乙醇中时,涂覆得到的AgNW TCFs的有序化程度高于分散在水溶液及水和乙醇的混合溶液的纳米线(图S1(a)～(c)).因为用OSP-03涂膜棒刮涂后,首先得到的是湿膜,预有序化的AgNWs仍分散在溶剂里,倘若溶剂的蒸发速度过慢,或者干燥温度过高,都会造成AgNWs热运动过度,导致预有序化的AgNWs又重新变回杂乱无章的状态,从而影响最终TCFs上AgNWs的有序化程度.而且乙醇沸点较低,干燥速度快,无需加热烘干等操作,是最理想的溶剂.前文指出OSP涂膜棒可以对AgNWs进行预有序化.当OSP涂膜棒上的凹槽宽度大于AgNWs长度时,会有大量杂乱无章的AgNWs直接通过涂膜棒,导致TCF上的AgNWs大部分都是随机取向分布的.如图S2(a),(b)所示,当用OSP-25涂膜棒(凹槽宽度为115μm)和OSP-08涂膜棒(凹槽宽度为50μm),涂覆得到的薄膜上的AgNWs都是随机取向分布.而用凹槽宽度为18μm的OSP-03涂膜棒所制备TCF上的AgNWs有序化程度很高(图S2(c)).因此,涂膜棒的凹槽宽度对AgNW网络的有序化程度影响很大.
【参考文献】：
期刊论文
[1]剪纸拓扑结构引发的大面积高可拉伸柔性互连电极:直接印刷法制备和力学机理（英文）[J]. 李瑄,阮小莉,姚伟睛,刘力,田彬,王焕军,冯宇,夏热,吴伟. Science China Materials. 2019(10)
本文编号：2930593
【文章来源】：科学通报. 2020年14期 北大核心
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
(网络版彩色)有序化AgNW网络的制备原理示意图
在本研究中,我们借助ImageJ软件来判断AgNWs的取向,如表1所示,由上述公式可以计算得出,所制备的有序化AgNW TCFs的有序化程度S2D最高可达0.82(图5(a)～(h)),表示有84%的Ag NWs偏转角度在30°以内,有81%的AgNWs偏转角度在15°以内,远高于文献[41]的结果(S2D=0.517).半峰宽FWHM仅为18.2°,远低于文献[31,38,39].另外,文献[40]中的其他计算公式:图4(网络版彩色)不同浓度的AgNWs墨水所制备的TCFs的OM照片(a～f)、有序化程度S2D的变化(g)以及沿不同角度排布的银纳米线的数目分布图(h).(a)0.1 wt%;(b)0.2 wt%;(c)0.3 wt%;(d)0.4 wt%;(e)0.5 wt%;(f)0.6 wt%
本研究首先尝试了3种不同的清洗方法来调节AgNWs的纯化质量:(1)离心法.能成功保留AgNWs表面上PVP层(图2(a),(b)),所涂覆的TCFs上AgNWs密度较大,但银颗粒清洗得不干净,大幅度影响TCF的光学性能(图2(c)).(2)正压过滤法.如图2(d)～(f)所示,虽然银颗粒以及短棒清洗得很干净,但是由于AgNWs表面的PVP层也被清洗干净,大幅度减小了其与PLL之间的扎钉作用力,导致TCFs上AgNWs密度大幅度下降.(3)动态搅拌清洗法.既成功保留了AgNWs表面上的PVP层(图2(g),(h)),又将墨水中银颗粒以及短棒清洗干净,制得的TCFs上AgNWs密度大,有序化程度高(图2(i)).将动态搅拌清洗的AgNWs分散在乙醇中时,涂覆得到的AgNW TCFs的有序化程度高于分散在水溶液及水和乙醇的混合溶液的纳米线(图S1(a)～(c)).因为用OSP-03涂膜棒刮涂后,首先得到的是湿膜,预有序化的AgNWs仍分散在溶剂里,倘若溶剂的蒸发速度过慢,或者干燥温度过高,都会造成AgNWs热运动过度,导致预有序化的AgNWs又重新变回杂乱无章的状态,从而影响最终TCFs上AgNWs的有序化程度.而且乙醇沸点较低,干燥速度快,无需加热烘干等操作,是最理想的溶剂.前文指出OSP涂膜棒可以对AgNWs进行预有序化.当OSP涂膜棒上的凹槽宽度大于AgNWs长度时,会有大量杂乱无章的AgNWs直接通过涂膜棒,导致TCF上的AgNWs大部分都是随机取向分布的.如图S2(a),(b)所示,当用OSP-25涂膜棒(凹槽宽度为115μm)和OSP-08涂膜棒(凹槽宽度为50μm),涂覆得到的薄膜上的AgNWs都是随机取向分布.而用凹槽宽度为18μm的OSP-03涂膜棒所制备TCF上的AgNWs有序化程度很高(图S2(c)).因此,涂膜棒的凹槽宽度对AgNW网络的有序化程度影响很大.
【参考文献】：
期刊论文
[1]剪纸拓扑结构引发的大面积高可拉伸柔性互连电极:直接印刷法制备和力学机理（英文）[J]. 李瑄,阮小莉,姚伟睛,刘力,田彬,王焕军,冯宇,夏热,吴伟. Science China Materials. 2019(10)
本文编号：2930593
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