Summary

Ein Herstellungsverfahren für hochverstreckbare Leiter mit Silber Nanodrähte

Published: January 21, 2016
doi:

Summary

A simple synthesis method is used to chemically solder silver nanowire thin film to fabricate highly stretchable and conductive metal conductors.

Abstract

Dehnbare Elektronik werden als Schlüsseltechnologie für elektronische Anwendungen der nächsten Generation identifiziert. Eine der Herausforderungen bei der Herstellung von dehnbaren elektronischen Geräte ist die Herstellung von dehnbaren Leiter mit großer mechanischer Stabilität. In dieser Studie wurde ein einfaches Herstellungsverfahren chemisch löten Sie die Kontaktpunkte zwischen Silber-Nanodraht (AgNW) Netzwerken entwickelten wir. AgNW nanomesh wurde zunächst auf einem Glasobjektträger über Sprühbeschichtungsverfahren abgeschieden. Eine reaktive Tinte der Silber-Nanopartikel (AGNPS) Vorstufen zusammengesetzt wurde über die sprühbeschichteten AgNW Dünnfilme aufgebracht. Nach dem Erwärmen für 40 Minuten wurden AGNPS bevorzugt gegenüber den Nanodraht-Übergänge, die AgNW nanomesh löten erzeugt und verstärkt die leitende Netzwerk. Das chemisch modifizierte AgNW Dünnfilm wurde dann auf Polyurethan (PU) Substrate durch Gussverfahren transferiert. Die gelöteten AgNW Dünnschichten auf PU zeigte keine offensichtliche Änderung der elektrischen Leitfähigkeit unter Dehnung oder rolling Prozess mit Dehnung Stämme bis zu 120%.

Introduction

Verformbaren elektronischen Geräten mit großer Dehnbarkeit als kritisch Teile zur Realisierung integrierte und tragbare Elektronik in der nächsten Generation identifiziert. 1 Diese dehnbaren elektronischen Vorrichtungen zeigen nicht nur eine hohe Flexibilität wie diese elektronischen Geräte auf Kunststoffplatten, 2, 3, sondern auch eine ausgezeichnete Leistung unter schweren Strecken oder Verdrehen Bedingungen. 4 Zu erkennen, die dehnbare Elektronik, Materialien mit großen elektrischen Leistung unter starken Verformung erforderlich ist. Jüngste Fortschritte in der Materialwissenschaften haben die Möglichkeit, solche funktionellen Materialien zu synthetisieren gezeigt und haben sie verwendet, um dehnbare optoelektronischen Bauelementen 5-9 mit großer Toleranz gegenüber komplexen Form Verformungen zu entwerfen. Unter allen elektronischen funktionalen Materialien dehnbaren Leiter erforderlich, um elektrische Leistung zu diesen optoelektronischen Bauelementen zu liefern und sind von entscheidender Bedeutung für die Leistung der Vorrichtung bei.Weil regelmäßige leitenden Materialien, wie Metall oder Indium-Zinnoxid, mangelnde mechanische Robustheit unter großen Verformungen, sind Verbindungen aus diesen Materialien nicht in der Lage eine gute elektrische Leitfähigkeit unter Streckprozess aufweisen. Somit elastische Substrate mit einer dünnen Schicht eines flexiblen, leitfähigen Materialien, wie Kohlenstoff-Nanoröhre, 1 Graphen 10 oder AgNWs abgedeckt, 11-14 sind für Leiter mit ausgezeichneter Dehnbarkeit gestaltet. Aufgrund der hohen Masse-Leitfähigkeit haben AgNW dünnen Filmen gezeigt worden, um das vielversprechendste Material für Verbund dehnbaren Leiter zu sein. 13 Die sickert Netzwerke von AgNW Dünnfilme können effektiv in Reckvorgang mit großer elektrische Leitfähigkeit unterzubringen großen elastischen Verformungen und gelten als eine viel versprechende dehnbare Elektrode Kandidaten. Um AgNW Dünnfilme als dehnbare Leiter umzusetzen, ist es notwendig, wirksame elektrische Kontakte zwischen AgNWs haben. Nach Flüssigkeitsabscheidung eind Trocknung auf Substratoberflächen, AgNWs regelmäßig aufeinander zu stapeln, um einen sickert Mesh mit losen Kontaktstellen, die in großen elektrischen Widerstände ergeben bilden. Somit muss man, um die Kontakte zwischen den Nanodrähten durch Hochtemperatur-oder Hochdruck Glühverfahren 15-20 tempern, um die Kontaktwiderstände zu verringern.

Im Gegensatz zu diesen Glühprozesse in der Literatur, hier werden wir eine einfache chemische Verfahren zeigen, den AgNW Netzwerkverbindungen unter normalen Laborbedingungen zu glühen. 21 Der Herstellungsprozess ist in 4A gezeigt. Eine reaktive Tinte verwendet wird, um das Spray zu sintern beschichtet AgNW dünne Filme auf einer Glasplatte. Nach der Reaktion werden die Kontakte zwischen den Nanodrähten mit Silber überzogen und damit die AgNW Netzwerk chemisch miteinander verlötet. Gegossener-and-Peel-Methode wird dann verwendet, um den gelöteten AgNW Netzwerk zu einem dehnbaren PU Substrat zu übertragen, um eine Verbundleiter, der keine offensichtliche Änderung aufweisen kann, Form In elektrische Leitfähigkeit auch bei großen Dehnung von 120%.

Protocol

1. Herstellung der Silber-Precursor Ink In 1,85 g Diethanolamin (DEA) in 3,15 ml entionisiertem Wasser. Aufzulösen 0,15 g Silbernitrat in 5 ml entionisiertem Wasser. Vermischen der wässrigen Silbernitratlösung mit DEA in einem 1: 1 Volumenverhältnis zu 10 ml Silbervorläufer Tinte erst vor Gebrauch zu haben. 2. Herstellung von Stretchable Conductive Thin Films Herstellung von AgNW Tinten 2 ml der 0,5 Gew% AgNWs in …

Representative Results

Die Morphologie des AgNW Dünnschicht nach chemischer Lötprozess ist in 4B gezeigt. Zurückgewonnen AGNPS bevorzugt wachsen auf der Oberfläche des AgNWs und wickeln über die Ader / Ader Kreuzungen. Abbildung 5 zeigt die Variation der Schichtwiderstand mit applizierten Dehnungs Stämme für die abgelötet und den gelöteten dünnen Filmen, die verschiedene Menge AgNWs. Nach der chemischen Lötprozess kann AgNW Dünnfilmleiter mit hoher Leitfähigkeit b…

Discussion

Die chemische Lötprozess kann dazu beitragen, den Kontakt zwischen Silber-Nanodrähten. Wie in 4b gezeigt, werden die Ader / Ader Kreuzungen mit Silber nach dem Auftragen der reaktiven Silbertinte auf das Spray beschichtet AgNW Dünnfilm bedeckt. Silber-Rückgewinnungs beruht stark auf der von DEA Abbau erzeugten Formaldehyds und damit das Lötverfahren oder Silber Reduktion kann mit zunehmender Temperatur beschleunigt wird. 22. Da die Metalloberflächen der AgNWs wirksame Elektronenaustausc…

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

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Cite This Article
Chang, C., Chen, S., Liao, Y. A Fabrication Method for Highly Stretchable Conductors with Silver Nanowires. J. Vis. Exp. (107), e53623, doi:10.3791/53623 (2016).

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