Метод изготовления высокорентабельных Эластичный проводников с серебром Нанопроволоки
Summary
A simple synthesis method is used to chemically solder silver nanowire thin film to fabricate highly stretchable and conductive metal conductors.
Abstract
Эластичный электроники определены как ключевой технологии для электронных приложений в следующем поколении. Одна из проблем, в изготовлении электронных устройств растяжению является подготовка растяжению проводников с большой механической стабильности. В этом исследовании, мы разработали простой метод изготовления химически припаять контактные точки между серебро нанопроводов (AgNW) сетей. AgNW nanomesh впервые нанесены на предметное стекло по методу нанесения покрытия распылением. Реактивный чернил, состоящий из наночастиц серебра (AgNPs) предшественников наносили распылением покрытием AgNW тонких пленок. После нагревания в течение 40 мин, AgNPs были преимущественно генерируется за нанопроводов соединений припаять nanomesh AgNW, и усилил проводящий сети. Химически модифицированный AgNW тонкопленочный затем переносили в полиуретана (PU) подложках методом литья. Паяных AgNW тонких пленок на ПУ не проявлял явную изменение электропроводности при растяжении или Rollinг процесс с удлинением штаммов до 120%.
Introduction
Деформируемые электронные устройства с большой растяжимости были определены в качестве критических частей к реализации носимых и портативной электроники в следующем поколении. 1 Эти растяжению электронные устройства не только показать большую гибкость, как тех электронных устройств на пластиковых листах, 2, 3, но также демонстрируют отличное производительность при тяжелых растяжения или скручивания условиях. 4 Для реализации растяжению электроника, материалы с большим электрическим производительности при большой деформации необходим. Последние достижения в области материаловедения, показали возможность синтезировать такие функциональные материалы и использовали их для разработки растягивается оптоэлектронных устройств 5-9 с большим допуском к сложной формы деформаций. Среди всех электронных функциональных материалов, стретч проводники необходимо для подачи электроэнергии в этих оптоэлектронных устройств и, таким образом, имеют решающее значение для производительности устройства.Из-за обычных проводящих материалов, таких как металл или оксид индия и олова, отсутствие механической прочности при большой деформации, межсоединений из этих материалов не могут обладать хорошей электропроводностью при растяжении процесс. Таким образом, эластичные подложки, покрытые тонким слоем гибкого проводящих материалов, таких как углеродные нанотрубки, графен 1, 10 или AgNWs, 11-14 предназначены для проводников с отличной эластичностью. Из-за высокой объемной проводимостью, AgNW тонкие пленки были показаны наиболее перспективным материалом для композиционных растяжению проводников. 13 Перколирующий сети AgNW тонких пленок можно эффективно разместить большие упругие деформации в процесс растяжения с большим электрической проводимости, и рассматриваются как Перспективным растяжению электрод кандидатом. Для реализации AgNW тонких пленок растяжению проводников, необходимо иметь эффективные электрические контакты между AgNWs. После жидкого ап осажденияд сушки на поверхности подложек, AgNWs регулярно складывать вместе, чтобы сформировать перколлирующий сетку с рыхлыми контактных пунктов, которые дают в больших электрических сопротивлений. Таким образом, необходимо для отжига контактов между нанопроводов от высокой температуры или высокого давления методы отжига 15-20 снизить контактное сопротивление.
В отличие от этих процессов отжига в литературе, здесь мы покажем простой химический способ для отжига AgNW сетевых соединений в обычных лабораторных условиях. 21 Процесс изготовления показан на фиг.4А. Реактивный чернил используется для спекания спрей покрытием AgNW тонких пленок на стеклянной пластине. После реакции контакты между нанопроводов покрыты серебром и, следовательно, сеть AgNW припаян химически вместе. Способ литой и корка затем используется для передачи припаян сеть AgNW к растягиванию PU подложки для формирования составного проводника, который не может быть ни явного изменения яп электропроводность, даже при больших растяжения 120%.
Protocol
Representative Results
Discussion
Процесс химической пайка может помочь укрепить контакт между серебряными нанопроводов. Как показано на фиг.4В, провод / провод узлы покрыты серебром после применения реактивной серебряной краски на напыляют AgNW тонкопленочный. Восстановление серебра сильно зависит от формаль…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors are grateful for the financial support from Ministry of Science and Technology.
Materials
| Silver nanowire | Sigma-Aldrich | 778095-25ML | AgNW, 120 nm in diameter and 20-50 mm in length, 0.5 wt% in IPA |
| Silver nitrate crystal | Macron Fine Chemicals | MK216903 | |
| Diethanolamine | Sigma-Aldrich | D8885-500G | |
| Polyurethane emulsion | First Chemical | 20130326036 | 35 wt% water-based anionic polyester-polyurethane emulsion |
| Airbrush | Taiwan Airbrush & Equipment | AFC-sensor | |
| Desktop robot | Dispenser Tech | DT-200 | |
| Digital dispenser controller | Dispenser Tech | 9000E | |
| Auto-spraying program | Dispenser Tech | Smart robot edit version 3.0.0.5 | |
| Air compressor | PUMA Industrial | NCS-10 | |
| Linear motorized stage | TANLIAN E-O | Customized | |
| Stage control software | TANLIAN E-O | Customized | |
| Digital multimeter | HILA INTERNATIONAL | DM-2690TU | |
| Digital multimeter software | HILA INTERNATIONAL | NA | |
| Power supply | CHERN TAIH | CT-605 | |
| LED | PChome | M08330766 | http://www.pcstore.com.tw/sun-flower/M08330766.htm |
References
- Rogers, J. A., Someya, T., Huang, Y. Materials and mechanics for stretchable electronics. Science. 327 (5973), 1603-1607 (2010).
- Mazzeo, A. D., et al. Paper-based, capacitive touch pads. Adv. Mater. 24 (21), 2850-2856 (2012).
- Yang, C., et al. Silver nanowires: from scalable synthesis to recyclable foldable electronics. Adv. Mater. 23 (27), 3052-3056 (2011).
- Sekitani, T., Someya, T. Stretchable, Large-area Organic Electronics. Adv. Mater. 22 (20), 2228-2246 (2010).
- Lipomi, D. J., Tee, B. C., Vosgueritchian, M., Bao, Z. Stretchable organic solar cells. Adv. Mater. 23 (15), 1771-1775 (2011).
- Liang, J., Li, L., Niu, X., Yu, Z., Pei, Q. Elastomeric polymer light-emitting devices and displays. Nat. Photonics. 7 (10), 817-824 (2013).
- White, M. S., et al. Ultrathin, highly flexible and stretchable PLEDs. Nat. Photonics. 7 (10), 811-816 (2013).
- Chang, I., et al. Performance enhancement in bendable fuel cell using highly conductive Ag nanowires. Int. J. Hydrogen Energ. 39 (14), 7422-7427 (2014).
- Yan, C. Y., et al. An Intrinsically Stretchable Nanowire Photodetector with a Fully Embedded Structure. Adv. Mater. 26 (6), 943-950 (2014).
- Lee, M. S., et al. High-performance, transparent, and stretchable electrodes using graphene-metal nanowire hybrid structures. Nano Lett. 13 (6), 2814-2821 (2013).
- Xu, F., Zhu, Y. Highly conductive and stretchable silver nanowire conductors. Adv. Mater. 24 (37), 5117-5122 (2012).
- Yun, S., Niu, X., Yu, Z., Hu, W., Brochu, P., Pei, Q. Compliant silver nanowire-polymer composite electrodes for bistable large strain actuation. Adv. Mater. 24 (10), 1321-1327 (2012).
- Lee, P., et al. Highly stretchable and highly conductive metal electrode by very long metal nanowire percolation network. Adv. Mater. 24 (25), 3326-3332 (2012).
- Akter, T., Kim, W. S. Reversibly Stretchable Transparent Conductive Coatings of Spray-Deposited Silver Nanowires. ACS Appl. Mater. Interfaces. 4 (4), 1855-1859 (2012).
- Madaria, A., Kumar, A., Ishikawa, F., Zhou, C. Uniform, highly conductive, and patterned transparent films of a percolating silver nanowire network on rigid and flexible substrates using a dry transfer technique. Nano Res. 3 (8), 564-573 (2010).
- Lee, J., et al. Room-Temperature Nanosoldering of a Very Long Metal Nanowire Network by Conducting-Polymer-Assisted Joining for a Flexible Touch-Panel Application. Adv. Funct. Mater. 23 (34), 4171-4176 (2013).
- Tokuno, T., et al. Fabrication of silver nanowire transparent electrodes at room temperature. Nano Res. 4 (12), 1215-1222 (2011).
- Garnett, E. C., et al. Self-limited plasmonic welding of silver nanowire junctions. Nat. Mater. 11 (3), 241-249 (2012).
- Zhu, S., et al. Transferable self-welding silver nanowire network as high performance transparent flexible electrode. Nanotechnology. 24 (10), 1321-1327 (2013).
- Han, S., et al. Fast Plasmonic Laser Nanowelding for a Cu-Nanowire Percolation Network for Flexible Transparent Conductors and Stretchable Electronics. Adv. Mater. 26 (33), 5808-5814 (2014).
- Chen, S. P., Liao, Y. C. Highly stretchable and conductive silver nanowire thin films formed by soldering nanomesh junctions. Phys. Chem. Chem. Phys. 16 (37), 19856-19860 (2014).
- Chen, S. P., Kao, Z. K., Lin, J. L., Liao, Y. C. Silver conductive features on flexible substrates from a thermally accelerated chain reaction at low sintering temperatures. ACS Appl. Mater. Interfaces. 4 (12), 7064-7068 (2012).
