在Advanced Materials的一篇通讯文章中,韩国延世大学的Jong-Souk Yeo和同事们展示了一个即使在恶劣的环境条件下仍能实现电可靠性、机械耐用和热稳定性的高度可伸缩、透明、导电的缠绕石墨烯网络。

用于柔性电子器件的新型缠绕石墨烯网络

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面向使用者的柔性电子器件需求不断增加,包括柔性显示器和集成的医疗设备,但发展柔性、可伸缩、透明、轻薄同时实现力、热、环境稳定性的柔性器件是一个挑战。利用化学气相沉积法在铜衬底上生长石墨烯,然后直接浸入蚀刻液中。随之在铜衬底上形成微米尺寸的孔,由于在孔的边缘有褶皱将形成无法支撑的石墨烯。 将这种不固定的缠绕石墨烯网络转移到不同的衬底上,包括二氧化硅、石英、可弯曲的聚酰亚胺和可伸缩的乳胶。微米尺寸的石墨烯互相缠绕,能增强对基片的附着力,提高其耐久性。 石英衬底上缠绕石墨烯网络的覆盖密度可通过双轴压缩应变调节。增加压缩应变能够降低透明度,同时提高电学性能。用硝酸处理缠绕石墨烯网络能够降低表面电阻,从而提高电导性。 将聚酰亚胺衬底上的缠绕石墨烯网络折叠起来分析其弯曲耐久性。在2 mm半径上弯曲100000个周期后,缠绕石墨烯网络仍保持其初始电阻,当完全折叠时电阻仅改变20%左右。 然后,对乳胶衬底上的缠绕石墨烯网络用弯曲耐久性试验机进行拉伸。结果表明,50000次的应变循环中,在0.76、1.67、2.55的压力下稳定的单调响应度分别为10%、40%、70%。此外,在二氧化硅衬底上的缠绕石墨烯网络温度从100到1000°C变化,电阻变化可以忽略不计。同样的,样品在温度为70°C和相对湿度70%的房间里存放30天,显示了长期的稳定性。