En Fabrication Metode for Meget tøyelig Ledere med sølv Nanowires

Summary

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

Abstract

Elastisk elektronikk er identifisert som en viktig teknologi for elektroniske søknader i neste generasjon. En av utfordringene i fabrikasjon av elastisk elektroniske enheter er utarbeidelsen av elastisk ledere med stor mekanisk stabilitet. I denne studien har vi utviklet en enkel fabrikasjon metode for å kjemisk lodde kontaktpunktene mellom sølv nanowire (AgNW) nettverk. AgNW nanomesh først ble avsatt på et glass-slide via sprøyte belegningsmetode. Et reaktivt blekk bestående av sølv nanopartikkel (AgNPs) forløpere ble påført over sprøytebelegges AgNW tynne filmer. Etter oppvarming i 40 minutter, ble AgNPs fortrinnsvis generert i løpet av de nanowire veikryss for å lodde AgNW nanomesh, og forsterket den ledende nettverk. Det kjemisk modifiserte AgNW tynn film ble deretter overført til polyuretan (PU) substrater ved støpemetoden. De loddet AgNW tynne filmer på PU viste ingen åpenbare endringen i elektrisk ledningsevne i henhold strekk eller rolling prosess med forlengelsesdeformasjoner opp til 120%.

Introduction

Deformerbare elektroniske enheter med stor strekkbarhet har blitt identifisert som kritiske deler til realisering av bærbare og bærbare elektronikk i neste generasjon. ¹ Disse elastisk elektroniske enheter ikke bare vise stor fleksibilitet som de elektroniske enheter på plast ^ark, 2, 3, men også viser utmerket ytelse under krevende strekk eller kronglete forhold. ⁴ For å realisere den strekk elektronikk, materialer med stor elektrisk ytelse under store deformasjoner er nødvendig. Nye fremskritt i materialvitenskap har vist muligheten til å syntetisere slike funksjonelle materialer og har brukt dem til å designe elastisk optiske enheter ^5-9 med stor toleranse for komplekse form deformasjoner. Blant alle de elektroniske funksjonelle materialer, elastisk ledere er nødvendig for å levere elektrisk kraft til de optiske enheter og dermed er av avgjørende betydning for enhetens ytelse.Fordi vanlige ledende materialer, slik som metall eller indium tinnoksyd, mangelen på mekanisk robusthet etter store deformasjoner, sammenkoblinger laget av disse materialene er i stand til å utvise god elektrisk ledeevne i henhold til strekkeprosess. Således elastiske underlag dekket med et tynt lag av fleksibelt ledende materiale slik som karbon nanorør, ^en graphene, ¹⁰ eller AgNWs, er ^11-14 utformet for ledere med utmerket strekkbarhet. På grunn av den høye bulkledningsevnen, har AgNW tynne filmer har vist seg å være den mest lovende materiale for komposittstrekkbare ledere. ^{13 Den} sive nettverk av AgNW tynne filmer effektivt kan romme store elastiske deformasjoner i strekkeprosess med stor elektrisk ledningsevne, og blir betraktet som en lovende tøyelig elektrode kandidat. For å implementere AgNW tynne filmer som strekkbare ledere, er det nødvendig å ha effektive elektriske kontakter mellom AgNWs. Etter væske deponering end tørking på substratoverflater, AgNWs regelmessig stable sammen for å danne en percolating mesh med løse kontaktpunkter, som gir i store elektriske motstander. Dermed må man binde kontaktene mellom nanotråder ved gløding metoder høy temperatur eller høyt trykk ^15-20 for å redusere motstander.

I motsetning til disse varmebehandlingsprosesser i litteraturen, vil vi vise en enkel kjemisk metode for å anneal AgNW nettverksforbindelsene i henhold til vanlige laboratoriebetingelser. ²¹ Fremstillingen prosessen er vist i figur 4A. Et reaktivt blekk blir brukt til å sintre spraybelagt AgNW tynne filmer på en glassplate. Etter reaksjonen blir kontaktene mellom nanotråder dekket med sølv og dermed AgNW nettverket er loddet sammen kjemisk. En vanntett og kall metode blir så brukt til å overføre loddet AgNW nettverket til en strekkbar PU substrat for å danne en sammensatt leder, som kan oppvise noen tydelig endring in elektrisk ledningsevne selv ved stor strekk- belastning på 120%.

Protocol

1. Utarbeidelse av Silver Precursor Ink Legg 1,85 g dietanolamin (DEA) i 3,15 ml deionisert vann. Oppløs 0,15 g sølvnitrat i 5 ml avionisert vann. Blande den vandige sølvnitratløsning med DEA ved en 1: 1 volumforhold for å ha 10 ml sølv forløper blekk rett før bruk. 2. Fabrikasjon av tøyelig Ledende Thin Films Utarbeidelse av AgNW blekk Fortynn 2 ml 0,5 vekt-% AgNWs i isopropanol med 18 ml avionisert vann. </l…

Representative Results

Morfologien av AgNW tynne filmen etter kjemisk loddeprosessen er vist i figur 4B. Gjenn AgNPs fortrinnsvis vokser på overflaten av AgNWs og pakk over wire / trådkryss. Figur 5 viser variasjonen i ark motstand med anvendt forlengelsesdeformasjoner for unsoldered og loddet tynne filmer som inneholder forskjellig mengde AgNWs. Etter den kjemiske loddeprosessen kan AgNW tynnfilm lederne opprettholde høy ledningsevne under høye belastning…

Discussion

Den kjemiske loddeprosessen kan bidra til å styrke kontakten mellom sølv nanotråder. Som vist i figur 4b, er wire / ledning veikryss dekket med sølv etter påføring av reaktive sølv blekk over sprøytebelagt AgNW tynn film. Sølvet utvinning avhenger sterkt av formaldehyd genereres fra DEA nedbrytning, og dermed loddeprosessen eller sølv reduksjon kan akselereres med økende temperatur. ²² På grunn av at metalloverflatene av AgNWs gi effektive elektron-utveksling omr?…

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