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根据亮光白光和UV-C照耀的纳米银线焊接新方法

发布时间:2022-07-18人气:232

根据亮光白光和UV-C照耀的纳米银线焊接新方法
韩国汉阳大学Wan-HoChung团队在Nature子刊Scientific Reports上发表Welding of silver nanowire networks via flash white light and UV-C irradiation for highly conductive and reliable transparent electrodes一文,相关研讨得到了韩国国家研讨基金会的资金支撑。

具有高导电性和杰出光学通明度的通明导电电极(TCE)已广泛运用于众多柔性电子设备中,例如触摸屏、有源矩阵LCD、发光二极管和太阳能电池等。用于制备通明导电电极的材料有多种,包含氧化铟锡(ITO)、氟掺杂氧化锡(FTO)、石墨烯、碳纳米管(CNT)和金属纳米线(例如银和铜)等,其中,ITO的运用最为广泛,但却有脆性大、本钱高和原材料稀缺等缺点。

相比之下,石墨烯和碳纳米管因其曲折特性而备受关注。但与ITO相比,这些材料还表现出更高的薄层电阻(100~1000Ω/sq)和更低的透射率(<80%)。为了克服这些缺点,具有低本钱、高延展性和低薄层电阻的银和铜纳米线最近已被用于制作柔性TCE。此外,运用银和铜纳米线制作的TCE在各种运用中进行了调整,如发光二极管、触摸屏面板和太阳能电池,本钱低价。因而,运用银和铜纳米线制作TCE能够改进柔性电子工业的制作现状。

银纳米线溶液的分散性是将银纳米线涂覆在聚合物基底上的一个重要因素。通常情况下,银纳米线在加入有机粘合剂作为分散剂和粘合剂的情况下,很容易分散在乙二醇、异丙醇和去离子水溶液中。银纳米线溶液中的粘合剂在TCE薄膜的薄层电阻均匀性中起着重要作用。但是,很难用粘合剂焊接银纳米线,因为它会按捺单个纳米线之间的触摸。在曾经的工作中,银纳米线的焊接是在没有粘结剂的情况下进行的,因为粘结剂的蒸发和银纳米线的焊接不能经过热焊接工艺一起实现。

在这项工作中,为了处理这些问题,新开发了一种银纳米线与粘合剂的组合光照焊接新方法。该工艺选用氙灯宣布的亮光白光和UV-C灯照耀进行焊接。该工艺掩盖UV-C(180nm)到红外(1000nm)的宽波长范围,常温下几秒内即可成功焊接银纳米线(如图1所示)。该工艺由两步组成;前处理工艺和主要焊接工艺。前处理的作用是有机粘结剂在银纳米线周围的蒸发,焊接的主要作用是银纳米线的焊接。因而,为了改进银纳米线的焊接特性和均匀性,经过改变几种亮光白光和UV-C照耀条件,包含照耀能量、脉冲持续时刻、照耀时刻和脉冲数,对组合光焊接工艺进行优化。经过扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对焊接后的银纳米线薄膜进行表征。用四探针法测定了银纳米线薄膜的电阻,用分光光度计测定了结构的通明度。

银纳米线与粘合剂的亮光白光和UV-C复合焊接

银纳米线TCE薄膜亮光白光联合UV-C照耀焊接工艺示意图如图2(a)所示。以羟丙基甲基纤维素(HPMC)粘合剂为粘合剂(0~0.3wt%),选用棒涂布法将银纳米线溶液涂在PET基材上。从图2(b)中能够看出,跟着HPMC粘结剂质量分数的添加,包覆的银纳米线的片电阻减小。这一结果表明,在较高的HPMC粘结剂浓度下,银纳米线之间产生了更广泛的触摸。此外,跟着HPMC粘合剂的重量分数的添加,薄膜电阻的均匀性得到了改进,在HPMC粘合剂中发现甲氧基和羟丙基改进了银纳米线之间的分散和粘附。以0.3wt%HPMC制备的银纳米线薄膜,其电阻的标准差高于其他样品。这一结果可能是因为运用了极高份额的HPMC粘结剂导致银纳米线聚会,因而,HPMC粘结剂的质量分数在本工作的剩余时刻保持在0.15%。

银纳米线溶液中不同HPMC粘结剂含量下的涂层均匀性

经过系统的研讨发现,经过组合亮光白光和UV-C辐照焊接工艺,能够在室温和环境条件下制备具有优异机械可靠性的高导电通明银纳米线薄膜,银纳米线的焊接和彻底嵌入PET薄膜能够经过运用图3所示的计划一起实现。银纳米线的焊接战略由两个步骤组成:(a)预处理;接连UV-C光照耀(2.78mW/cm2)下的多闪白光照耀(能量:50J/cm2至70J/cm2,脉冲持续时刻:10ms,照耀时刻:5ms,脉冲数:15)和(b)主焊接;接连UV-C光照耀(2.78mW/cm2)下的亮光白光照耀(能量:26J/cm2,照耀时刻:10ms,脉冲数:1)。

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