Een Fabrication Methode voor Zeer rekbaar Dirigenten met Zilveren Nanodraden
Summary
A simple synthesis method is used to chemically solder silver nanowire thin film to fabricate highly stretchable and conductive metal conductors.
Abstract
Rekbare elektronica worden geïdentificeerd als een belangrijke technologie voor elektronische toepassingen in de volgende generatie. Eén van de uitdagingen bij fabricage rekbare elektronische inrichtingen is de bereiding van rekbare aders met grote mechanische stabiliteit. In deze studie hebben we een eenvoudige fabricage methode om chemisch soldeer de contactpunten tussen zilver nanodraad (AgNW) netwerken. AgNW -oppervlaktestructuur werd eerst aangebracht op een glasplaatje via spuiten bekledingswerkwijze. Een reactieve inkt bestaat uit zilveren nanodeeltjes (AgNPs) voorlopers werd aangebracht over de spray gecoat AgNW dunne films. Na verhitting gedurende 40 minuten werden AgNPs voorkeur geproduceerd via nanodraad kruispunten de AgNW -oppervlaktestructuur solderen, en versterkt het geleidende netwerk. De chemisch gemodificeerde AgNW dunne film werd vervolgens naar polyurethaan (PU) substraten gietmethode. De gesoldeerde AgNW dunne films op PU vertoonden geen duidelijke verandering in de elektrische geleidbaarheid onder uitrekken of rolling proces rek stammen tot 120%.
Introduction
Vervormbare elektronische apparatuur met grote rekbaarheid geïdentificeerd als kritieke delen aan de realisatie van draagbare en draagbare elektronica in de volgende generatie. 1 die rekbaar elektronische inrichtingen tonen niet alleen grote flexibiliteit als die elektronische inrichtingen op kunststof vellen, 2, 3 maar vertonen ook uitstekende prestaties onder zware uitrekken of verdraaien omstandigheden. 4 Voor het realiseren van de rekbare elektronica, materialen met een grote elektrische prestaties onder grote vervorming nodig is. Recente ontwikkelingen in de materiaalwetenschappen hebben aangetoond de mogelijkheid om dergelijke functionele materialen te synthetiseren en hebben ze gebruikt om rekbaar opto-elektronische apparaten 5-9 te ontwerpen met een grote tolerantie voor complexe vorm vervormingen. Van alle elektronische functionele materialen, rekbare geleiders nodig elektrische voeding van de opto-elektronische inrichtingen en derhalve van essentieel belang voor de prestaties van het apparaat.Omdat regelmatige geleidende materialen, zoals metaal of indium tin oxide, gebrek aan mechanische robuustheid tijdens grote deformatie, interconnects uit deze materialen niet in staat zijn goede elektrische geleidbaarheid vertonen onder rekproces. Aldus elastische substraten bedekt met een dunne laag van flexibele geleidende materialen, zoals koolstof nanobuis, 1 grafeen, 10 of AgNWs, 11-14 zijn ontworpen voor geleiders met uitstekende rekbaarheid. Vanwege het hoge geleidingsvermogen hebben AgNW dunne films blijkt de meest veelbelovende materialen voor composiet rekbaar geleiders zijn. 13 Het sijpelt netwerken AgNW dunne films effectief geschikt voor grote elastische vervormingen in rekproces met grote elektrische geleidbaarheid, en worden beschouwd als een veelbelovende rekbaar elektrode kandidaat. Om AgNW dunne films rekbaar geleiders voeren, is het noodzakelijk om effectieve elektrische contacten tussen AgNWs hebben. Na vloeibare depositie eend drogen op substraat oppervlakken, AgNWs regelmatig stapelen samen om een sijpelt mesh met losse contactpunten, die op in grote elektrische weerstanden te vormen. Aldus dient men de contacten tussen nanodraden van hoge temperatuur of hoge druk annealing methoden 15-20 annealen de contactweerstanden verminderen.
In tegenstelling tot deze gloeiprocessen in de literatuur, hier, zullen we een eenvoudige chemische methode aantonen AgNW netwerkverbindingen hybridiseren onder normale laboratoriumomstandigheden. 21 Het fabricageproces wordt getoond in figuur 4A. Een reactieve inkt gebruikt om de spray te sinteren beklede AgNW dunne films op een glasplaat. Na de reactie worden de contacten tussen nanodraden bedekt met zilver en dus de AgNW netwerk chemisch aan elkaar gesoldeerd. A cast-en-peel methode wordt vervolgens gebruikt om de gesoldeerde AgNW netwerk overdragen naar een uitrekbaar PU substraat om een samengestelde geleider die geen duidelijke verandering vertoont Vorm In elektrische geleidbaarheid zelfs bij grote trekspanning van 120%.
Protocol
Representative Results
Discussion
De chemische solderen proces kan helpen bij het contact tussen zilver nanodraden te versterken. Zoals getoond in figuur 4b, wordt de draad / draden knooppunten bedekt met zilver na het aanbrengen van de reactieve zilveren inkt via sproeibekleed AgNW dunne film. De zilverrecuperatie sterk afhankelijk formaldehyde gegenereerd uit DEA afbraak en dus het soldeerproces of zilver reductie kan worden versneld met toenemende temperatuur. 22 Doordat de metaaloppervlakken van AgNWs effectieve elektron …
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).
