InfoMat:基于1D/2D混合结构纳米材料的柔性电子器件综述

近年来,纳米材料(如金属纳米线、石墨烯或过渡金属硫属化合物)的出现促进了柔性和可穿戴电子行业的蓬勃发展。然而,单个的材料都具有明显的缺点,严重阻碍了柔性电子的发展。为了突破这一限制,具有一维/二维(1D/2D)混合结构的复合纳米材料得到了广泛的研究。基于此,来自韩国延世大学的Jang-Ung Park教授团队,在InfoMat上发表了题为“Flexible electronics based on one‐dimensional and two‐dimensional hybrid nanomaterials”的综述。本文简要介绍了1D,2D以及1D/2D纳米材料的基本性质,并综述了基于1D/2D复合纳米材料的柔性电子器件的研究概况和发展趋势,包括在能源器件、光学器件、电子器件等领域的应用进展。

文章首先分别介绍了1D和2D柔性导体和半导体材料的性质,包括金属纳米线、纳米纤维,半导体纳米线,碳纳米管,石墨烯以及二维过渡金属硫属化合物等。并详细分析了每一类材料应用于柔性领域的优缺点。比如,一维金属材料具有很差的化学和热稳定性,器件制备中需要增加钝化层;碳纳米管的选择性量产是一大挑战。二维材料的低拉伸延展性与低电阻限制了其在高性能柔性器件的应用。

随后,文章针对上述问题,综述了具有混合结构(1D/1D,1D/2D)的复合纳米材料在柔性领域的研究进展。复合结构的纳米材料同时具有一维纳米材料优越的拉伸性能和二维纳米材料优异的电学性能,具备高导电性、机械柔性和光学透明性的优异性质,并广泛应用于场效应晶体管,传感器,加热器,LEDs以及能源器件等领域,具有十分广阔的应用前景。

最后,文章提出了混合结构的复合纳米材料未来的发展趋势以及面临的应用瓶颈,为未来柔性可穿戴电子领域的发展具有一定的指导意义。

该工作发表在InfoMat(DOI:10.1002/inf2.12047)上。