Gümüş Nanotel ile son derece Gerilebilir İletkenler için bir Fabrikasyon Yöntemi
Summary
A simple synthesis method is used to chemically solder silver nanowire thin film to fabricate highly stretchable and conductive metal conductors.
Abstract
Gerilebilir elektronik nesil elektronik uygulamalar için önemli bir teknoloji olarak tanımlanır. Gerilebilir elektronik cihazların üretiminde zorluklardan biri büyük bir mekanik stabilite gerilebilir iletkenlerin hazırlanmasıdır. Bu çalışmada, biz kimyasal gümüş nanotel (AgNW) ağlar arasındaki temas noktalarını lehim için basit bir imalat yöntemi geliştirdi. AgNW nanomesh ilk sprey kaplama yöntemi ile bir cam slayt üzerine çökelmiştir. Gümüş nanoparçacık (AGNPS) öncüler oluşan bir reaktif mürekkep AgNW ince filmler kaplanmış sprey üzerine uygulanmıştır. 40 dakika ısıtıldıktan sonra, AGNPS tercihen AgNW nanomesh lehim nanotel kavşaklar üzerinde oluşturulan ve iletken ağı takviye edilmiştir. Kimyasal olarak modifiye edilmiş AgNW ince film daha sonra poliüretan (PU) bir yöntemi döküm alt-tabakalar aktarılmıştır. PU lehimlenmiş AgNW ince filmler germe veya rollin altında elektrik iletkenliğinin belirgin bir değişiklik sergilediuzama g süreci% 120 kadar suşları.
Introduction
Büyük gerdirilebilirlik ile deforme olabilen elektronik cihazlar gelecek nesil giyilebilir ve taşınabilir elektronik gerçekleşmesinde kritik parçalar olarak tespit edilmiştir. 1 Bu gerilebilir elektronik cihazlar mükemmel sergilemek de plastik levhalar, 2, 3 üzerinde bu elektronik cihazlar gibi büyük esneklik göstermesi değil sadece Şiddetli germe veya büküm koşullarında performans. 4 gerilebilir elektronik, büyük deformasyon altında büyük elektrik performansı ile malzeme ihtiyaç gerçekleştirmek için. Malzeme bilimleri alanındaki son gelişmeler bu tür fonksiyonel malzemeler sentezlemek imkanı göstermiştir ve karmaşık şekil deformasyonları büyük toleransı ile gerilebilir optoelektronik cihazların 5-9 tasarlamak için onları kullandık. Tüm elektronik fonksiyonel malzemeler arasında, gerilebilir iletkenler bu optoelektronik cihazların elektrik güç kaynağı için gerekli olan ve bu nedenle cihaz performansı için kritik önem taşımaktadır.Metal veya indiyum kalay oksit, büyük deformasyon altında mekanik sağlamlık eksikliği gibi düzenli iletken malzemeler, Çünkü bu malzemelerden yapılmış ara bağlantıları sürecini germe altında iyi elektriksel iletkenlik sergilemek mümkün değildir. Bu nedenle, bu karbon nanotüp, 1 Grafende, 10 veya AgNWs esnek iletken malzeme, ince bir tabaka ile kaplanmış alt-tabakalar, elastik, 11-14 mükemmel bir gerilebilirliğe sahip olan iletkenler için tasarlanmıştır. Çünkü yüksek kütle iletkenlik, AgNW ince filmleri etkili bir şekilde büyük bir elektriksel iletkenlik ile gerdirme işlemi büyük esnek deformasyonlarını barındırabilir. Kompozit gerilebilir iletkenler için en ümit verici malzeme olduğu AgNW ince filmlerin 13 süzdürme ağları gösterilmiştir ve sayılır gelecek vaat eden bir gerilebilir elektrot adayı. Gerilebilir iletkenler olarak AgNW ince filmler uygulamak için, AgNWs arasında etkin elektrik temas olması gereklidir. Sıvı birikim sonrasıAlt tabaka yüzeylerinde d kurutma, AgNWs düzenli büyük elektrik dirençler olarak verim gevşek temas noktaları, bir percolating örgü oluşturmak için bir araya yığını. Bu nedenle, tek bir dirençlerini azaltmak için yüksek sıcaklık ve yüksek basınç yöntemleri tavlama 15-20 tarafından nanotellerin arasında temas tavlanması gerekmektedir.
Literatürde, bu tavlama işlemlerinin aksine, burada, düzenli laboratuvar şartlarında AgNW ağ bağlantısı tavlanması için basit bir kimyasal yöntem gösterecektir. 21 fabrikasyon işlemi, Şekil 4A'da gösterilmiştir. Bir reaktif mürekkep püskürtme ile cam bir plaka üzerine elektrodepozisyonla kaplandı AgNW ince filmler topaklaşması için kullanılır. Tepkimeden sonra, nanotellerin arasındaki iletişim gümüş kaplı ve dolayısıyla AgNW ağı arasında bir kimyasal lehimlenmiştir. Bir dökme ve soyma yöntemi daha sonra belirgin bir değişim göstermez bir kompozit iletken oluşturmak üzere bir gerilebilir PU alt-tabaka lehimlenmiş AgNW ağ aktarmak için kullanılır iHatta% 120 büyük çekme gücü de n elektriksel iletkenlik.
Protocol
Representative Results
Discussion
Kimyasal lehim işlemi gümüş nanotellerin arasındaki teması güçlendirmek yardımcı olabilir. Şekil 4b'de gösterildiği gibi, tel / kablo bağlantıları AgNW kaplı ince filmin spreyi olarak reaktif gümüş mürekkep uygulandıktan sonra gümüş ile kaplanmıştır. Gümüş kazanım DEA bozulmaya karşı üretilen formaldehite güçlü bir biçimde ve böylece lehim işlemi ya da gümüş redüksiyon sıcaklık artışı ile hızlandırılabilir. 22 AgNWs metal yüzeyleri etk…
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).
