【写作竞赛】碳纳米管薄膜的新应用:高性能透明弹性导体

为了克服传统硅基电子器件刚性、不可弯折的缺点,柔性,可拉伸电子器件的制备和应用将成为未来电子器件发展的重要方向。要实现可拉伸电子器件,弹性导体是不可缺少的组成部分,弹性导体可以用作可拉伸电子器件的导线和电极材料。目前人们主要从两个方面来制备弹性导体:1)设计基于传统金属材料的特殊结构,2)制备具有可拉伸性能的新材料。单壁碳纳米管作为典型的一维纳米材料,由于其独特的结构,使得碳纳米管具有优异的力学,电学和光学性质,是制备弹性导体的理想材料。

利用浮动催化化学气相沉积法制备的自支撑单壁碳纳米管薄膜具有独特的网状结构,这种特殊结构使得碳纳米管薄膜具有高电导率、高力学强度、高透光率。最近,中科院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)先进材料与结构分析实验室的研究人员基于这种直接生长的碳纳米管薄膜,利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)无损包埋的方法,成功制备出一种具有优异导电性、透明性和可拉伸性的弹性导体。无损包埋法有效地结合了聚合物和碳纳米管薄膜自身优异的力学,电学和光学性能。该研究工作刊登在Advanced Functional Materials

这种弹性导体在面电阻只有几十欧姆情况下,可见光透光率高达60%,另外,弹性导体在受到50%的反复拉伸应变时,可以保持稳定的,良好的导电性。稳定的高拉伸性能主要源于碳纳米管薄膜独特的网络结构和聚合物导致的应力集中的有效减弱。高导电性,高拉伸性,高透光率使这种透明弹性导体不仅可以作为可拉伸透明电子器件的连接导线,而且可以作为可拉伸光电子器件和储能器件的电极材料,在柔性,可拉伸光电器件领域具有广阔的应用前景。