中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏教授和深圳大學(xué)何傳新教授課題組在傳統(tǒng)的多元醇液相合成法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，采用急速冷卻的辦法，成功實(shí)現(xiàn)了直徑20-80nm銀納米線的宏量制備并用其制備了高性能柔性透明導(dǎo)電薄膜。
隨著5G時(shí)代的到來，人們對柔性電子產(chǎn)品和人機(jī)交互終端的需求越來越迫切。而ITO因?yàn)槠洳牧弦渍蹟�、高阻值等特點(diǎn)，難以應(yīng)用于柔性屏和大尺寸觸控屏上。所以ITO需要其他柔性導(dǎo)電材料替代者。放眼目前的新材料領(lǐng)域，具備替代ITO方案的有銀納米線、石墨烯、金屬網(wǎng)格、導(dǎo)電高分子等柔性導(dǎo)電材料。然而金屬網(wǎng)格受限于印刷制作的工藝水平，其所制得的觸控感測器圖樣的金屬線寬較粗，通常大于5 μm，這樣會導(dǎo)致在高像素下莫瑞干涉波紋非常明顯。石墨烯則受限于材料生產(chǎn)，高質(zhì)量的石墨烯生產(chǎn)成本太過昂貴。導(dǎo)電高分子制備的導(dǎo)電膜的導(dǎo)電性差，而且光學(xué)性能滿足不了觸控屏的工業(yè)要求。
銀納米線因其優(yōu)良的導(dǎo)電性、透光性、彎折性能和生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)，被譽(yù)為最適合作為ITO材料的替代者。作為一種長度在微米尺度、直徑在納米尺度的一維金屬材料，銀納米線的尺寸大小，對用其制備的柔性導(dǎo)電薄膜的光學(xué)、電學(xué)性能具有決定性的影響。一般來說，銀納米線的長度越長、直徑越小，其透光率越高、霧度越低、電阻越小。然而，銀納米線的尺寸調(diào)控一直是科學(xué)家們難以解決的難題。
圖1左上：直徑20nm銀納米線的TEM照片；右上：銀納米線柔性透明導(dǎo)電薄膜照片；左下：銀納米線柔性智能調(diào)光膜在通電和斷電條件下分別顯示出透明和非透明狀態(tài)；右下：銀納米線柔性智能調(diào)光膜的組裝示意圖。
俞書宏教授和何傳新教授課題組在傳統(tǒng)的多元醇液相合成法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，采用急速冷卻的辦法，成功實(shí)現(xiàn)了直徑20-80 nm銀納米線的宏量制備（圖1）。并采用微孔濾膜過濾的辦法提純銀納米線，顯著提高了銀納米的純度，為下一步制備高性能銀納米線柔性透明導(dǎo)電膜打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。將提純后的銀納米線配置成銀納米線涂布液，采用roll-to-roll（卷對卷）的方法進(jìn)行涂膜，烘干后即可得到銀納米線柔性透明導(dǎo)電膜。采用直徑20 nm的銀納米線進(jìn)行涂布最終得到方阻為~30Ω/sq，透光率94%、霧度<1.0%的銀納米線柔性透明導(dǎo)電膜，其光學(xué)性能和電學(xué)性能可以與傳統(tǒng)的ITO膜相媲美，甚至在有些參數(shù)上還優(yōu)于ITO。此外，這種薄膜具有優(yōu)異的抗彎性能，彎曲10000次后僅發(fā)生6Ω/sq的變化。將銀納米線薄膜與液晶相結(jié)合成功制備出可任意彎曲裁剪的智能調(diào)光膜，以滿足不同場合的需要。在此基礎(chǔ)上，未來有望制造出更靈活的電子器件、傳感器和可穿戴電子產(chǎn)品。
該成果以“Regulating Silver Nanowire Size Enables Efficient Photoelectric Conversion”為題，最新在線發(fā)表于Science China Chemistry上（doi:10.1007/s11426-020-9769-7）。
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