שיטת ייצור למוליכים מאוד מתיחה עם Nanowires הכסף
Summary
A simple synthesis method is used to chemically solder silver nanowire thin film to fabricate highly stretchable and conductive metal conductors.
Abstract
האלקטרוניקה stretchable מזוהות כטכנולוגיה מפתח ליישומים אלקטרוניים בדור הבא. אחד האתגרים בייצור של מכשירים אלקטרוניים מתיחה היא ההכנה של מנצחי מתיחה עם יציבות מכאנית גדולה. במחקר זה, שפיתחנו שיטת ייצור פשוטה להלחמה כימית נקודות המגע בין nanowire כסף רשתות (AgNW). nanomesh AgNW הופקד ראשון בשקופית זכוכית באמצעות שיטת ציפוי תרסיס. דיו תגובה המורכב מחלקיק כסף מבשרים (AgNPs) יושם על התרסיס מצופה סרטים דקים AgNW. לאחר החימום במשך 40 דקות, AgNPs נוצרו מועדף על צמתים nanowire לרתך nanomesh AgNW, וחיזק את רשת הניצוח. הסרט הדק AgNW שינוי כימי שהועבר לאחר מכן לפוליאוריטן (PU) מצעים ידי יציקת שיטה. הסרטים הדקים AgNW מולחמים על פו הציגו שום שינוי ברור במוליכות חשמליות במתיחה או רולןתהליך גרם עם התארכות זנים עד 120%.
Introduction
מכשירים אלקטרוניים לעיוותים עם להימתח גדול זוהו כחלקים קריטיים למימוש אלקטרוניקה לביש ונייד בדור הבא. 1 אלה מכשירים אלקטרוני המתיחה להראות לא רק גמישות רבה כמכשירים אלקטרוניים אלה על יריעות פלסטיק, 2, 3, אלא גם מפגינים מצוין ביצועים בתנאי מתיחה או מתפתלים חמורים. 4 כדי לממש את האלקטרוניקה המתיחה, יש צורך בחומרים עם ביצועים חשמליים גדולים תחת עיוות גדולה. הפיתוחים אחרונים במדעי חומר הראו את האפשרות לסנתז חומרים תפקודיים כגון והשתמש בהם לעיצוב התקני אופטו מתיחת 5-9 עם סובלנות רבה לעיוותי צורה מורכבות. בין כל החומרים תפקודיים האלקטרוניים, מנצחי מתיחה נחוצים כדי לספק חשמל להתקני אופטו אלה ובכך הם בעלי חשיבות קריטית לביצועי מכשיר.בגלל חומרים מוליכים רגילים, כמו מתכת או תחמוצת אינדיום בדיל, חוסר החוסן מכאני תחת עיוות גדולה, חיבורים עשויים מחומרים אלה אינם מסוגלים להציג מוליכות חשמלית טובות תחת מתיחת תהליך. לפיכך, מצעי אלסטי מכוסים בשכבה דקה של חומרים מוליכים גמישים, כגון ננו-צינורות פחמן, גראפן 1, 10 או AgNWs, 11-14 מיועדים למנצחים עם להימתח מצוין. בגלל המוליכות גבוהות בתפזורת, סרטים דקים AgNW הוכחו להיות החומר המבטיח ביותר למנצחי מתיחה מורכבים. 13 רשתות חלחלו של סרטים דקים AgNW יעילות יכולה להכיל עיוותים אלסטיים גדולות במתיחת תהליך עם מוליכות חשמליות גדולות, והם נחשבים כ מועמד אלקטרודה מתיחה מבטיח. כדי ליישם סרטים דקים AgNW כמנצחי מתיחה, יש צורך יש לי מגעים חשמליים יעילים בין AgNWs. לאחר תצהיר נוזליייבוש ד על משטחי מצע, AgNWs מחסנית באופן קבוע יחד כדי ליצור רשת חלחלה עם נקודות מגע רופפות, שתנבנה בהתנגדויות חשמליות גדולות. לפיכך, אחד צריך לחשל את מגעים בין ננו-חוטים בטמפרטורה גבוהה או בלחץ גבוה שיטות חישול 15-20 להפחית את ההתנגדויות ליצירת קשר.
בניגוד לתהליכי חישול אלה בספרות, כאן, נדגים שיטה כימית פשוטה כדי לחשל AgNW חיבורי רשת בתנאי מעבדה רגילים. 21 תהליך הייצור מוצג באיור 4 א. דיו תגובתי משמש לדבקוק תרסיס סרטים דקים AgNW מצופים על צלחת זכוכית. לאחר תגובה, הקשר בין ננו-חוטים מכוסים בכסף ולכן רשת AgNW היא מולחם כימית יחד. שיטה יצוקה וקליפה משמשת אז כדי להעביר את רשת AgNW המולחם למצע פו מתיחה כדי ליצור מנצח מורכב, אשר יכול להציג שום שינוי ברור שמוליכות חשמלית n אפילו בזן מתיחה גדול של 120%.
Protocol
Representative Results
Discussion
תהליך ההלחמה הכימית יכול לעזור לחזק את הקשר בין ננו-חוטים הכסף. כפי שניתן לראות באיור 4, צמתים חוט / חוט מכוסים כסף לאחר החלת דיו כסף התגובה על התרסיס מצופה שכבה דקה AgNW. התאוששות הכסף מסתמכת מאוד על פורמלדהיד שנוצר מפירוק DEA, ובכך תהליך ההלחמה או הפחתת כסף יכול ?…
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).
