银纳米线可控组装构筑高性能透明导电电极研究取得新进展

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图一:左图, 基于银纳米线组装体的透明导电电极的制备示意及效果图。右图:所制备的柔性透明导电电极的透过率随波长变化图谱。内插图为基于柔性透明电极而制备的柔性电子触屏效果图。

随着电子工业的快速发展,对于导电材料的要求越来越高。将纳米尺寸的导电基元进行合理、有效的宏量组装,制备高性能导电器件是未来的研究趋势,具有重要的科学意义和应用前景。近年来,基于一维银纳米线的柔性、弹性电子器件兼备了优良的导电能力和优异的柔韧性到了广大科研工作者的广泛关注。中国科学技术大学俞书宏教授领导的课题组围绕如何有效宏量组装纳米导电基元,特别是银纳米线,开展了一系列探索研究,成功制备了二维柔性透明导电电极。该成果近期以VIP Paper发表在《德国应用化学》(Angew. Chem.-Int. Ed. 2014, 53, 133477-13482)

传统的刚性、不透明电子器件已越来越无法满足现代光电产业的发展,如触屏、光电探测器、有机光发射二极管等。这些新兴的光电产业需要电子器件拥有柔软性、透明性和高的导电性。中国科学技术大学俞书宏教授及其研究团队发展了基于溶液法在常温常压下进行纳米线共组装的新技术,成功地调控和优化了器件的导电性和透明性,制备了大面积、透明性可调的柔性透明导电电极。具体方法是,首先利用兰格穆尔技术(Langmuir Blodgett technique)共组装银纳米线和碲纳米线。利用两种纳米线化学活性不同,在碱性化境中选择性的刻蚀碲纳米线,留下银纳米线组装体。由于银碲纳米线共组装体的组分可调,所以刻蚀后银纳米线组装体的透过率可调(图一, 左图)。通过此方法得到的纳米线薄膜具备优良的光学光学透过率(最好能达到97.3%),和优异的导电性(导电率能达到2.7 Ω/sq)。同时,基于此方面制备的透明柔性电极有优良的耐用性,即使是浸入在水或酒精中揉搓,仍保持了良好的导电性。再者,基于此的柔性导电电极可以代替ITO制备性能灵敏的柔性电子触屏(图一,右图)。目前,该课题组正在此工作基础上,着力发展规模化制备柔性透明导电电极的可靠制备技术。