Agrupación inducida por rodillos de largas redes de nanocables de plata para una fuerte adhesión interfacial, electrodos conductores transparentes y altamente flexibles.

Línea de plata (AgNWs)
Gracias a su excelente rendimiento eléctrico, su rentabilidad, su escalabilidad sintética y su idoneidad para la producción en masa, siempre ha sido el material de electrodo más prometedor para la fabricación de pantallas táctiles flexibles y transparentes, pantallas y muchos otros productos electrónicos.
Aunque algunos informes de la literatura describen el uso de nanocables de Ag cortos en la fabricación de redes de Ag Northwest direccionales aleatorias
Su conductividad sigue siendo mucho menor que la de la película de Ag.
Hasta ahora, ningún informe de la literatura ha podido proporcionar una solución simple para fabricar productos de gran superficie y en masa.
Capacidad de fabricación para resolver problemas como la conductividad, la transparencia, la resistencia a la corriente, la estabilidad a la flexión y la adhesión de la interfaz.
En el presente trabajo, ofrecemos una solución sencilla para superar los problemas mencionados anteriormente.
Se mencionaron los desafíos y se informaron los avances en el uso rápido y sencillo de electrodos de red de haz noroeste largos de Ag recubiertos con rodillos de acero, alineados y agrupados sobre películas de PET de gran superficie.
Nanocables de plata que desarrollamos
La red agrupada tiene un excelente rendimiento en rendimiento fotoeléctrico (
Resistencia del bloque 5,8 Ω sq−1;
La relación de transmisión óptica a una longitud de onda de 5 nm es del 89%.
La corriente puede soportar hasta 500 µmA, mantener la estabilidad a la flexión durante 5000 ciclos de flexión y tener una fuerte adhesión en la interfaz.
Electrodo conductor transparente (TCE)
Los dispositivos con alta conductividad y relación de transmisión óptica se utilizan ampliamente en muchos dispositivos optoelectrónicos, como LED orgánicos, pantallas táctiles, células solares y dispositivos electrónicos portátiles.
Los electrodos transparentes conductores tradicionales se basan en la oxidación del indio y estaño (ITO).
Por lo tanto, los equipos fabricados con ITO no pueden ser flexibles, elásticos ni portátiles.
Se han estudiado varios materiales nuevos que pueden producir electrodos transparentes conductores flexibles, entre ellos el grafeno, los nanotubos de carbono, los geles y las nanopartículas metálicas.
En estos materiales, nanopartículas de plata (AgNWs)
Gracias a su excelente rendimiento eléctrico, su rentabilidad, su escalabilidad sintética y su idoneidad para la producción en masa, siempre ha sido la alternativa más prometedora.
Algunos problemas relacionados con los nanocables de plata (AgNWs) se han mejorado parcialmente en los últimos años.
Por ejemplo, porque la temperatura de procesamiento debe mantenerse por debajo de 30 °C para lograr TCE en un sustrato de polímero flexible (PET).
Además de la sinterización en caliente, algunas técnicas de sinterización, como la alta
Proceso de prensado y prensado (hasta 25 Mpa), una luz-
Tecnología de soldadura o tecnología de soldadura.
Aunque la resistencia cuadrada de 8.
Después del proceso de sinterización anterior, se obtuvo 6 Ω/cuadrado y la relación de transmisión óptica fue del 80%. Es difícil aplicar el proceso de sinterización anterior a gran escala.
Ampliar el proceso de TCE.
Otros problemas clave, como la mala adhesión al sustrato, la baja estabilidad a la flexión (
3 por 1000 ciclos. 1-
Radio de curvatura (mm)
Baja resistencia a la corriente (200-2009 mA)
, Poca resistencia a la corrosión, principalmente debido a la orientación aleatoria-y-
Estructura de nanocables de plata distribuidos.
Recientemente, se han realizado esfuerzos para dibujar patrones de la cuadrícula agrícola del noroeste utilizando grabado con vapor neutro, impresión por inyección de tinta e impresión serigráfica.
Sin embargo, estos métodos producen nanocables de plata (AgNW) en cada una de las pistas conductoras orientadas aleatoriamente y, por lo tanto, no funcionan de la mejor manera.
En estudios anteriores, estos métodos dan como resultado nanocables de plata (AgNW) sobre electrodos orientados aleatoriamente, y por lo tanto, su rendimiento es deficiente en aplicaciones fotoeléctricas.
La alineación de los nanocables de plata (AgNWs) es una de las maneras de mejorar la eficiencia de la transmisión eléctrica.
Se han empleado diversas técnicas para alinear los nanocables, incluyendo la técnica de Langum-Bloggit, la contracción de polímeros con memoria de forma, la impresión capilar de nanocanales, el agua-
Conjunto de convección auxiliar del baño y superficie curva de la luna.
Depósito de arrastre.
Recientemente, se han desarrollado matrices ordenadas de nanocables de plata de 2x2 mm utilizando tecnología de estampado con nanoplantillas.
Tecnología de exposición.
Aunque estas tecnologías han alineado con éxito la línea NM a 92, alcanzando una resistencia de 20 Ω/cuadrado.
Con una relación de transmisión óptica del 9%, requieren ciertas preparaciones, como un procesamiento de transferencia adicional, un pretratamiento del sustrato o un premapeo a nanoescala, lo que limita la capacidad de producción en masa de los equipos de gran tamaño que los utilizan.
Además, bien-
La alineación de los noroestes de los depósitos paralelos reduce significativamente la intersección de la red agrícola del noroeste.
Por lo tanto, la red de corto alcance del noroeste, altamente organizada, pierde algo de conductividad.
En general, debido al aumento de la superficie de contacto entre los cables paralelos, los haces de cables metálicos se utilizan ampliamente en productos electrónicos, como por ejemplo en cables, para proporcionar una excelente transmisión eléctrica.
Hasta ahora, la mayoría de los arneses de nanocables metálicos han sido de
Estructura plana.
Debido a la dificultad de manipulación y ensamblaje de arneses de cables metálicos a nanoescala, solo unos pocos cables metálicos se han logrado fabricar con éxito.
Paquetes de cables planos, como los arneses de nanocables de oro fabricados con plantillas.
Tecnología auxiliar.
Hasta ahora, ninguna literatura ha propuesto ninguna solución simple de área y masa.
La capacidad de fabricación para resolver simultáneamente el problema de los nanocables de plata, como la alta conductividad, la alta transparencia, la baja tolerancia a la corriente, la baja estabilidad a la flexión y la escasa adhesión de la interfaz.
En este artículo, informamos sobre el desarrollo de AgNW largos.
Utilice rodillos de acero sobre una película de PET para recubrir, alinear y agrupar de forma rápida y sencilla el electrodo de red del haz.
Nanocables de plata propuestos
La red agrupada tiene un excelente rendimiento en rendimiento fotoeléctrico (
Resistencia del bloque 5,8 Ω/cuadrado;
La relación de transmisión óptica a una longitud de onda de 5 nm es del 89%.
Capacidad de corriente (hasta 500-2009 mA)
Estabilidad a la flexión (
Más de 1 mm de ciclos de flexión con un radio de flexión de 5000)
En comparación con el ITO, presenta una fuerte adhesión interfacial en el mismo sistema.
Además, son bastante eficientes y mejoran considerablemente la durabilidad.
Esta tecnología se puede aplicar fácilmente a gran escala.
La escala de la red agrícola del noroeste, en la que la conductividad puede mejorarse enormemente a bajas temperaturas.
Plata seguir {111}
Superficie en solución multialcohólica (
PVP, nac1 y agno3.
Sintetizamos AgNWs utilizando un proceso de polioles promovido por iones nitrato previamente reportado, además del uso de un agente dispersante PVP con un peso molecular de 1300 kJ, lo que garantiza un alto aspecto-
Relación de nanocables de plata largos.
Después de la síntesis, los nanohilos de plata (AgNWs) se precipitan con acetona para eliminar el etilenglicol (EG).
En la solución original.
Luego, resuspenda los AgNW en acetona (IPA).
La concentración es de 20 ml.
En experimentos posteriores se obtuvieron tres nanocables de plata (AgNW) de longitud y diámetro similares.
La relación de aspecto de los nanocables de plata sintéticos con una longitud de 82 μm y un diámetro de 45 nm es la más alta (hasta 1800).
Como se muestra en la figura (
Información de apoyo).
Medido aproximadamente a 4 al noroeste de un único punto de referencia. 95 Ω/μm.
Estamos listos.
Agrupar la red mediante el proceso de rotación (Fig. )
Película de PET recubierta de forma rápida y sencilla.
Red AgNW en 125-
Utilice la película de PET de μ m de Meyer Rod 14 envuelta con un diámetro de alambre de 0.
36 mm y calentado en placa calefactora a 120 °C.
Enjuague a 30 m/s con agua desionizada para eliminar el PVP de la superficie noroeste del ag y luego séquelo en la placa calefactora.
El proceso de alineación y agrupamiento está dominado por los siguientes mecanismos: (i)
La superficie curva de Landau-Levich arrastra la película húmeda para producir un gradiente de tensión puro en la dirección del recubrimiento (Fig. ). (ii) Evaporación-
El flujo de convección inducido introduce los AgNWs en un vacío seco formado por la tensión superficial (Fig. ). (iii)
Cuando la película húmeda de AgNWs se seca, los AgNWs se comprimen entre los dos huecos y se alinean.
Se forma una red agrupada.
El haz de AgNW depositado es ovalado (Fig. ).
En el recubrimiento tradicional por rodillo, la película húmeda se seca antes de romperse.
Sin embargo, en nuestro enfoque, secamos la película húmeda de AgNW más lentamente, en un tiempo casi igual al secado natural de la película húmeda de AgNW. AgNW-
Se forma una red de vigas controlando simultáneamente la temperatura de secado y la velocidad de laminación.
El fluido capilar en la superficie curva de la luna cerca del sustrato de Landau-Levich produce esfuerzo cortante, extendiendo la brecha de la película húmeda del noroeste durante el secado.
El espesor de la película se calcula utilizando la siguiente ecuación: h u2009 = u2009 donde la viscosidad de la suspensión noroeste de ag, U es la velocidad de recubrimiento, es la tensión superficial y r es el radio de la superficie curva de la luna.
Debido a que el diámetro del cable es pequeño (0,36 × 2009 mm)
En el rodillo que provoca el flujo de la superficie curva de la luna, el radio de la superficie curva de la luna se puede reducir a r u2009 = u2009 2, que representa la altura de separación entre el rodillo y el sustrato de PET.
Si aumenta la velocidad de recubrimiento, la suspensión adhesiva estira el menisco y aumenta su radio para formar una película húmeda más gruesa.
El rendimiento de la suspensión de AgNW se muestra en la tabla y la relación entre el espesor y la velocidad de recubrimiento se calcula como se muestra en la figura.
La figura describe la resistencia cuadrada medida al utilizar diferentes velocidades de recubrimiento. Evaporación-
El flujo por convección inducida y el flujo inducido por la tensión superficial son dos factores principales que provocan la ruptura de la membrana húmeda y la posterior extrusión de los nanocables de plata (AgNWs) y su fusión en haces.
Se calcula el tamaño de los huecos causados ​​por el flujo de convección conocido como flujo de Marangoni, donde M es el número de Marangoni, h es el espesor de la película húmeda y λ es la mitad del tamaño de los huecos.
El sistema de fluidos está dominado por la evaporación.
Flujo de convección inducido cuando M es mayor que 80.
Como se mencionó anteriormente, si se utiliza una mayor velocidad de recubrimiento, la película húmeda de AgNW será más gruesa y los AgNW alineados-
Red de paquetes inferiores.
Mediante este método, no solo podemos controlar la resistencia de la película ajustando la concentración de la suspensión de plata del noroeste, sino también ajustando la velocidad de recubrimiento.
Se calcula la velocidad de DeWet de la suspensión Ag noroeste, donde k es la característica del fluido, para un sistema basado en IPA.
Calculamos velocidades de deshumectación y secado de 918 y 106 μm/s, respectivamente.
La duración del proceso de eliminación y secado se calcula dividiendo el espesor de la película húmeda entre la velocidad de eliminación y secado.
Evaporación combinada-
El flujo inducido y el flujo inducido por tensión superficial, el tamaño del hueco de la película húmeda durante el proceso de recubrimiento viene dado por la siguiente ecuación: tamaño del agujero.
Viscosidad-
El número relevante de la suspensión de Ag noroeste, B es el gradiente de tensión superficial causado por el gradiente de temperatura.
Espesor de la película humectante de 1,63 a 4.
Como se muestra en la figura, cuando la velocidad de recubrimiento aumenta de 2 a 10 μm, se obtiene un valor de 78 μm.
En la figura se comparan las dimensiones de los huecos verticales y horizontales, calculadas y medidas.
A medida que aumenta la velocidad de recubrimiento, aumenta el espesor de la película húmeda y el espacio vacío se hace más grande debido al mayor tiempo de secado.
Los nanocables de plata (AgNWs) se comprimen formando una red de haces ordenados, dominada por los efectos de la tensión superficial.
Al utilizar diferentes velocidades de recubrimiento, primero comprobamos el tamaño del espacio entre la dirección de alineación del haz de AgNWs y el haz de AgNW, como se muestra en la figura.
Si se utiliza una mayor velocidad de recubrimiento, el vacío resultante será mayor y los resultados experimentales son consistentes con los resultados calculados. El AgNW-
La red agrupada fabricada utilizando una velocidad de recubrimiento de 10 cm/s es la que presenta la mejor alineación.
Microscopio electrónico de barrido (MEB)
En las figuras y se muestran imágenes de nanocables de plata agrupados fabricados utilizando diferentes velocidades de recubrimiento.
El diagrama es un diagrama polar de la relación entre la resistencia de la película y los nanocables de plata (AgNWs) cuando se utiliza una velocidad de recubrimiento de 10 cm/s.
Según los resultados de las mediciones, la dirección promedio de los nanocables de plata (AgNWs) en más del 85% de la red a esta velocidad no supera los 30°.
La relación correspondiente entre el tamaño de los huecos verticales y la velocidad de recubrimiento se muestra en la figura.
La resistencia de las placas paralelas y perpendiculares a la dirección del recubrimiento es de 3, respectivamente. 6 Ω sq y 8.
5 Ω cuadrados, respectivamente.
Esta heterogeneidad eléctrica se debe a la débil conectividad de los nanocables de plata alineados perpendicularmente a la dirección del recubrimiento.
La figura muestra la alineación de la tasa de localización en el espectro infrarrojo cercano.
El tamaño del hueco vertical es de 13,1 μm a 6,7 ​​μm en la red de nanocables de plata agrupados.
El espectro desde la longitud de onda de 1000 nm hasta 2500 nm se obtiene con un ángulo de polarización de 0° y 90°, que representan dos muestras paralelas y verticales, respectivamente.
Fuente de luz polarizada.
La relación de polarización-transmisión muestra una heterogeneidad significativa de la disposición.
Paquete de red AgNWs.
Relación de transmisión de la red de AgNWs con un tamaño de vacío de 13.
El valor de 1 μm observado con un ángulo de polarización de 0° es un 10% mayor que el observado con un ángulo de polarización de 90° (8.
Polarización de 2500 grados al 3% nm).
Para el tamaño de la brecha de la red de AgNWs que soporta hasta la longitud de onda NIR, el grado de polarización debe mejorarse de acuerdo con la ecuación de Saito.
Sin embargo, la alineación también se reduce a medida que el tamaño del espacio continúa disminuyendo.
Como resultado, el grado de polarización disminuye a medida que disminuye el tamaño del vacío.
Para redes AgNWs con un tamaño de espacio promedio de 6.
7 μm, la relación de transmisión del espectro NIR muestra una diferencia del 2% entre los ángulos de polarización de 0° y 90° (1.
Polarización de 2500 grados al 5% nm).
Entonces definimos
Agrupar la red AgNWs para un tamaño de vacío de 6.
Orientados aleatoriamente a 7 μm.
La figura describe la relación entre el tamaño de vacío calculado bajo diferentes condiciones del proceso de recubrimiento por rodillo y el rendimiento de la alineación de fabricación de la suspensión AgNWs/IPA.
Paquete de red AgNWs.
El rendimiento de suspensión de AgNWs sobre el sustrato de PET representa la velocidad de deshumectación de la película humectante. Para la Fig.
Muestra y calcula la relación entre la velocidad de recubrimiento y el tamaño del hueco, la temperatura de secado es de 120 °C y la altura de separación es de 0,8 mm.
Cabe destacar que el tamaño no válido de la red AgNWs es menor que 6.
Este documento define la orientación aleatoria de 7 μm, y el tamaño del espacio de 40 μm o más puede considerarse como los AgNWs envueltos durante el proceso de recubrimiento por rodillo. En cuanto a la Fig.
, La relación entre la temperatura de secado y el tamaño del hueco se muestra como recubrimiento de 2 cm/s y 0. Altura de separación de 8 mm.
Ajustando las condiciones de recubrimiento del rodillo, podemos alinear y agrupar fácilmente los AgNW y obtener alineación.
Redes agrupadas de nanocables de plata (AgNWs) con diferentes tamaños de huecos.
La figura muestra la relación entre la altura libre sobre el sustrato de PET y el rendimiento de la suspensión de los nanocables de plata (AgNWs).
Hasta la fecha, el proceso de recubrimiento por rodillo descrito se opera en contacto cercano con el rodillo y el sustrato objetivo (altura del espacio-2009