A طريقة تصنيع الموصلات للمط عالية مع الأسلاك المتناهية الصغر فضة
Summary
A simple synthesis method is used to chemically solder silver nanowire thin film to fabricate highly stretchable and conductive metal conductors.
Abstract
يتم تحديد الالكترونيات لمط كتقنية أساسية للتطبيقات الإلكترونية في الجيل القادم. أحد التحديات في تصنيع الأجهزة الإلكترونية لمط هو إعداد الموصلات لمط مع الاستقرار الميكانيكية كبير. في هذه الدراسة، قمنا بتطوير طريقة تصنيع بسيط لحام كيميائيا نقاط الاتصال بين الفضة أسلاك متناهية الصغر (AgNW) الشبكات. أودع AgNW nanomesh أولا على شريحة زجاجية عبر طريقة رذاذ الطلاء. تم تطبيق الحبر رد الفعل تتألف من جسيمات متناهية الصغر من الفضة (AgNPs) السلائف على رذاذ المغلفة AgNW الأغشية الرقيقة. بعد التسخين لمدة 40 دقيقة، تم إنشاء AgNPs تفضيلي على تقاطعات أسلاك متناهية الصغر لحام nanomesh AgNW، وعززت شبكة التوصيلي. ثم تم نقل AgNW رقيقة معدلة كيميائيا لمادة البولي يوريثين (PU) ركائز قبل الصب الأسلوب. وملحوم AgNW الأغشية الرقيقة على PU أظهرت أي تغيير واضح في التوصيل الكهربائي تحت تمتد أو رولينز العملية مع استطالة سلالات تصل إلى 120٪.
Introduction
وقد حددت الأجهزة الإلكترونية تشوه مع stretchability كبيرة كما الأجزاء الهامة في تحقيق الالكترونيات يمكن ارتداؤها والمحمولة في الجيل القادم. 1 هذه الأجهزة الإلكترونية لمط تظهر ليس فقط قدرا كبيرا من المرونة لتلك الأجهزة الإلكترونية في اكياس من البلاستيك، 2، 3، ولكن أيضا يحمل ممتاز الأداء في ظل التمدد أو التواء ظروف قاسية. 4 لتحقيق الالكترونيات لمط، مواد ذات الأداء الكهربائي كبير تحت تشوه كبير هو مطلوب. وقد أظهرت التطورات الأخيرة في العلوم المادية إمكانية لتجميع هذه المواد الفنية واستخدمت لهم لتصميم الأجهزة البصرية الالكترونية لمط 5-9 مع التسامح عظيم لتشوهات شكل معقدة. من بين جميع المواد الفنية الإلكترونية، الموصلات لمط ضرورية لتوفير الطاقة الكهربائية لتلك الأجهزة البصرية الالكترونية وبالتالي فهي ذات أهمية حاسمة لأداء الجهاز.لأن المواد إجراء العادية، مثل المعادن أو الإنديوم أكسيد القصدير، وعدم متانة ميكانيكية تحت تشوه كبير، يربط المصنوعة من هذه المواد غير قادرة على إظهار التوصيل الكهربائي جيد في ظل عملية التمدد. وهكذا، ركائز مرنة مغطاة بطبقة رقيقة من مواد موصلة مرنة، مثل أنابيب الكربون، 1 الجرافين، 10 أو AgNWs، مصممة 11-14 للموصلات مع stretchability ممتازة. بسبب الموصلية بالجملة عالية، وقد ثبت AgNW الأغشية الرقيقة لتكون المواد الواعدة للموصلات لمط المركبة. 13 شبكات الراشحة من AgNW الأغشية الرقيقة يمكن أن تستوعب نحو فعال التشوهات المرنة كبيرة في عملية التمدد مع تصرف الكهربائي كبير، ويعتبر كذلك للمط مرشح القطب واعد. لتنفيذ AgNW أفلام رقيقة الموصلات لمط، فمن الضروري أن يكون هناك اتصالات الكهربائية فعالة بين AgNWs. بعد ترسب السائل لد التجفيف على السطوح الركيزة، AgNWs كومة بانتظام معا لتشكيل شبكة الراشحة مع نقاط الاتصال فضفاضة، والتي تسفر في المقاومة الكهربائية الكبيرة. وبالتالي، يحتاج المرء أن يصلب الاتصالات بين أسلاك من ارتفاع في درجة الحرارة أو الضغط العالي أساليب الصلب 15-20 للحد من المقاومة للإتصال به.
وعلى النقيض من هذه العمليات الصلب في الأدب، وهنا، ونحن سوف يبرهن على وجود طريقة كيميائية بسيطة ليصلب AgNW اتصالات الشبكة تحت ظروف المختبر العادية. ويظهر 21 عملية التصنيع في الشكل 4A. ويستخدم الحبر رد الفعل إلى اللبيدة رذاذ المغلفة AgNW الأغشية الرقيقة على طبق من زجاج. بعد رد فعل، وتغطي الاتصالات بين أسلاك من الفضة، وبالتالي يتم ملحوم شبكة AgNW كيميائيا معا. ثم يتم استخدام طريقة الزهر وقشر لنقل شبكة AgNW ملحوم لPU الركيزة لمط لتشكيل موصل مركب، والتي يمكن أن تظهر أي تغيير واضح طن التوصيل الكهربائي حتى في سلالة الشد كبير من 120٪.
Protocol
Representative Results
Discussion
عملية كيميائية لحام يمكن أن تساعد في تعزيز الاتصال بين أسلاك الفضة. كما هو مبين في الشكل 4B، وتغطي تقاطعات الأسلاك / الأسلاك مع الفضة بعد تطبيق الفضة الحبر رد الفعل على رذاذ المغلفة AgNW رقيقة. ويعتمد الانتعاش الفضة بقوة على الفورمالديهايد الناتجة عن تدهور DEA، و…
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).
