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湖南大学段镶锋团队JACS:Ag-NW透明薄膜迈向实际应用还要解决哪些问题?

时间:2021-11-17 02:12 点击次数:
  本文摘要:半透明导体(TC)是既有较高的透光率、又有优良导电能力的功能薄膜。它是平面显示器、有机发光二极管(OLED)和太阳能电池等电子与光伏器件的关键原件之一。目前,ITO(铟锡氧化物)薄膜是应用于最普遍的TC,但是ITO薄膜在应用于上不存在铟资源紧缺、薄膜加工成本低、在柔性基底上更容易碎片等问题。为了解决ITO的缺失、符合新一代柔性器件的必须,近年来人们早已研究了几种可替代ITO的TC材料,例如导电聚合物、碳纳米管、石墨烯和Ag纳米线(Ag-NW)。

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半透明导体(TC)是既有较高的透光率、又有优良导电能力的功能薄膜。它是平面显示器、有机发光二极管(OLED)和太阳能电池等电子与光伏器件的关键原件之一。目前,ITO(铟锡氧化物)薄膜是应用于最普遍的TC,但是ITO薄膜在应用于上不存在铟资源紧缺、薄膜加工成本低、在柔性基底上更容易碎片等问题。为了解决ITO的缺失、符合新一代柔性器件的必须,近年来人们早已研究了几种可替代ITO的TC材料,例如导电聚合物、碳纳米管、石墨烯和Ag纳米线(Ag-NW)。

其中,Ag-NW具备出色的机械性能、光学性能和导电性能,而且其制取成本低(可通过化学法制备)、并可通过溶液法(如旋涂、填充物等)加工成半透明薄膜。因而,Ag-NW薄膜尤其具备吸引力,是最有期望的下一代TC。然而,Ag-NW一般来说使用多元醇还原法制备,在制备过程中必须用于高分子配体聚乙烯吡诺烷酮(PVP)来作为Ag-NW的结构导向剂和稳定剂。

因此,Ag-NW被加工成薄膜后中,残余在其表面的PVP绝缘层不会造成在Ag-NW与Ag-NW的认识处构成了非理想的Ag-PVP-Ag界面,从而产生较高的认识电阻,好转Ag-NW半透明薄膜的导电能力。此外,银是较开朗的金属、在大气环境下更容易水解,从而造成Ag-NW半透明薄膜的稳定性劣。

因此,如何有效地解决问题这两个难题是Ag-NW半透明薄膜迈进实际应用于亟待解决的挑战。【成果概述】近日,湖南大学化学化工学院的段镶锋教授、胡家文教授和物理与微电子科学学院的胡伟助理教授,在化学类顶级期刊J.Am.Chem.Soc.上公开发表了题目为“DirectRoomTemperatureWeldingandChemicalProtectionofSilverNanowireThinFilmsforHighPerformanceTransparentConductors”的文章,报导了以室温必要焊和化学保护方式,来大大提高Ag-NW半透明薄膜的导电性和稳定性的研究。

研究找到,用NaBH4溶液处置Ag-NW半透明薄膜,可以有效地去除Ag-NW表面残余的PVP绝缘配体,在Ag-NW与Ag-NW认识处构成整洁的Ag-Ag界面,从而提升Ag-NW半透明薄膜的导电能力。在处置后的Ag-NW半透明薄膜表面更进一步标记颗粒、亲水性的十二烷基硫醇(DT)保护层后,保护层可以有效地隔绝空气中的水分及腐蚀性成分(如含硫化合物)对Ag-NW半透明薄膜的生锈和水解,从而大大提高了Ag-NW半透明薄膜的稳定性。

该研究获取了一种保守的、室温溶液焊和维护Ag-NW半透明薄膜的方法,可以明显提升Ag-NW半透明薄膜的导电性和稳定性,同时不影响其透明度,从而为Ag-NW半透明薄膜的实际应用于迈进了最重要一步。【图文简介】图1.Ag-NW薄膜表面PVP去除和DT维护示意图示意图表明用NaBH4溶液处置Ag-NW薄膜,可以产生强劲导电的氢化物导电层。该氢化物导电层代替薄膜上残余的PVP配体,使Ag-NW与Ag-NW必要认识,从而减少了NW-NW认识电阻。

随后,将DT标记在Ag-NW表面,构成颗粒、上言水性的DT保护层。图2.Ag-NW在NaBH4溶液中(水和乙醇的混合溶剂,体积比1:1)的稳定性测试及PVP脱附的动力学研究。(A-C)集中在0.5MNaClO4溶液和0.5MNaBH4溶液中有所不同持续时间的PVP包覆的Ag-NW的光学图像。

(D)集中在0.05MNaBH4溶液中的PVP包覆的Ag-NW的紫外-可见吸取峰随着持续时间的变化趋势。(E)集中在有所不同浓度NaBH4溶液中的PVP包覆的Ag-NW的紫外-可见吸取峰的仅次于峰值随着持续时间的变化趋势。


本文关键词:IM体育,湖南,大学,段镶锋,团队,JACS,Ag-NW,透明,薄膜

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