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银纳米线复合柔性透明电极的制备与表征

2021-06-27陈珠玉吴远帅彭铭宇王乐刚石胜伟

武汉工程大学学报 2021年3期

张 欢,王 飞,陈珠玉,吴远帅,彭铭宇,张 琪,王乐刚,石胜伟

武汉工程大学材料科学与工程学院,湖北 武汉430205

透明电极作为光电器件的重要组成部分,广泛应用于触摸屏[1]、传感器、发光显示屏[2]、太阳能电池[3]和透明加热器等领域[4]。传统电极材料主要以氧化铟锡(indium-tin-oxide,ITO)为主,ITO本身优异的光电性能、成膜性能和匹配的功函数使其成为有机太阳能电池电极材料的首选。然而,随着ITO在光电产业的大量应用,其自身的缺陷愈发明显,铟资源紧缺、制备成本过高和易氧化等问题限制了它的发展;同时,现代光电产业正向柔性发展,脆性大的ITO薄膜更加不能满足当下产业的需求,选择一种替代ITO的柔性电极材料迫在眉睫。其中银纳米线(silver nanowires,AgNWs)以其高导电性能(>10 000 S/m)、简易的制备工艺和良好的柔韧性[5-6]从石墨烯、碳纳米管和导电聚合物[7-8]等各具特色的柔性电极材料中脱颖而出。2002年,Sun等[9]以多元醇法为主要制备手段,首次制备出长径比大于1 000的优质AgNWs,其电导率超过105S/m;随后,AgNWs便被研究者们广泛研究与使用。

AgNWs导电薄膜被投入生产与应用[10-11]后,其易氧化和表面粗糙度大等缺点亟待解决,研究者们进行了大量尝试与改进。王洁等[12]将AgNWs薄膜在220℃热处理20 min,不仅可以去除连接点的聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone,PVP),也使AgNWs之间的接触更紧密,电阻可以降低2个数量级,达到10~100Ω,同时,AgNWs之间可以形成纳米线网络,大大改善了薄膜的形貌。通过“加压”方式,在AgNWs薄膜上施加25 MPa压力并保持10 s,达到了类似“焊接”的效果,在改善薄膜形貌的同时,将AgNWs的表面电阻降低至8.6Ω。……

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