课题基金 / 基金详情

低表面粗糙度及高粘附力Ag-NW透明电极的制备及应用

批准号:
22105147
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
葛勇杰
依托单位:
学科分类:
无机功能材料化学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
葛勇杰

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
基于银纳米线(Ag-NW)的透明电极由于其优良的导电性、透光性以及机械柔韧性而受到了广泛的关注。本项目针对Ag-NW透明电极面临的高表面粗糙度以及Ag-NWs与基底之间低的粘合力等问题。提出了光辅助多元醇还原法合成小直径的Ag-NW,结合界面组装制备有序排列的Ag-NW阵列用于降低其表面粗糙度;而后将Ag-NW阵列分两次转移至载有半固化的聚二甲基硅氧烷(PDMS)的透明基底上形成“十”字交叉的网格,再将PDMS完全固化用于提高Ag-NWs与基底之间的粘合力。设计并构建基于Ag-NW透明电极的光电器件(如光伏太阳能电池),探索Ag-NW透明电极表面粗糙度和粘附力对器件性能的影响,揭示Ag-NW透明电极在柔性光电器件中的应用价值。为Ag-NW透明电极的商业化应用奠定基础,促进柔性可穿戴光电器件的发展。
英文摘要
The transparent electrode (TEs) based on silver nanowire (Ag-NW) have received considerable attention because of their outstanding electrical, optical, mechanical properties. In terms of the challenges faced by Ag-NW TEs such as high surface roughness and poor adhesion of Ag-NWs on the substrate, we propose a Photo-assisted polyol reduction method to synthesize Ag-NWs with a thin diameter. Then, we also assemble Ag-NWs into the well-aligned arrays to reduce the surface roughness of Ag-NW TEs. Subsequently, the well-aligned Ag-NW arrays are transferred to a transparent substrate with semi-cured PDMS twice to form a crisscross Ag-NW network, and the PDMS is further solidified to improve the adhesion between silver nanowires and substrate. The optoelectronic devices based on Ag-NW TEs are designed to explore the influence of surface roughness and adhesion between Ag-NWs and the substrate on the optoelectronic properties, and the application value of Ag-NW TEs in the optoelectronic devices is revealed. This proposal aims to lay the foundation for the commercial application of Ag-NW TEs and promote the development of flexible wearable optoelectronic devices.
基于银纳米线(Ag-NW)的透明电极由于其优良的导电性、透光性以及机械柔韧性而受到了诸多关注。但是Ag-NW透明电极面临的表面粗糙度较大以及Ag-NW与基底的粘合力较低等问题至今未得到很好地解决,阻碍了Ag-NW透明电极的商业化进程。本项目首先基于晶种浓度的调控实现了结构导向剂PVP对晶种不同晶面钝化程度的调节,制备出了长度>100 μm的Ag-NWs。随后基于半固化与低压机械压制相结合的策略,成功地制备出兼具高粘附力和低表面粗糙度的Ag-NW透明电极。具体而言,是将Ag-NWs嵌入半固化的厚度为15 μm的PDMS粘结层,半固化的PDMS层不具有液体的流动性但仍保留了其固有的粘结性。流动性的缺失降低了Ag-NWs在嵌入过程PDMS流入NW-NW接触点的几率,因此,相对于传统的嵌入方案,半固化策略在提升Ag-NWs与基底粘附力的同时赋予了Ag-NW透明电极卓越的光电性能(在90%的透光率下,面电阻为93.4 Ω sq-1)。在Ag-NWs嵌入半固化的PDMS粘结层后再经低压压制(< 700 pa)和完全固化的处理后,即可获得抵抗大于6 N刮擦力和表面粗糙度低至29.5 nm的Ag-NW透明电极。本项目在Ag-NWs界面组装的方面基于水转印活化剂提出了一种操作简单、快速(2 s内成膜)、可大面积制备、不局限于特定空间且具有优异的转移转印特性的Ag-NWs导电薄膜的制备方法,并以该Ag-NW导电薄膜为元件开展了传感器和电磁屏蔽的应用,充分证明了其广阔的应用前景与潜力。此外,鉴于Ag-NWs在催化领域中的应用潜力,还开展了Ag-NWs在电催化领域中的拓展性研究。
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