研究人員已經展示了基於納米圖案銀的新型透明導電電極膜的大規模生產。智能手機觸摸屏和平板電視使用透明電極來檢測觸摸，並快速切換每個像素的顏色。由於銀比目前用於制造這些電極的材料更不易碎，更耐化學腐蝕，因此新的薄膜可以提供高性能和持久的選擇，可用於柔性屏幕和電子設備。銀基薄膜還能使柔性太陽能電池安裝在窗戶、屋頂甚至個人設備上。
研究人員在《光學材料快報》雜誌上報告說，在直徑為10 cm的玻璃圓盤上制作了透明導電膜。基於與實驗測量結果緊密匹配的理論估計，他們計算出薄膜電極的性能明顯優於現有的柔性顯示器和觸摸屏。
“我們的制造方法具有高度可重復性，並產生化學穩定的配置，在透明度和導電性之間做出可調的妥協，”該論文的第壹作者，南丹麥大學的Jes Linnet說。“這意味著，如果該器件需要更高的透明度，但電導率較低，可以通過改變薄膜的厚度來制作。”
尋找靈活的替代方案
如今的透明電極大多采用氧化銦錫(ITO)制成，透明度可達92%，與玻璃相當。盡管ITO膜高度透明，但必須小心處理以實現再現性，並且對於柔性電子器件或顯示器應用來說太脆。由於這些缺點，研究人員正在尋找ITO的替代品。
掃描電子顯微鏡圖像顯示了沈積在塑料納米粒子上的銀膜。溶解的顆粒留下精確的蜂窩孔圖案，允許光通過，產生導電和光學透明的膜。
貴金屬(如金、銀和鉑)的耐腐蝕性使其成為ITO的壹種有前途的替代品，可用於制造耐用的耐化學腐蝕電極，可用於柔性基板。然而，到目前為止，貴金屬透明導電膜的表面粗糙度很高，這可能會降低性能，因為膜和其他層之間的界面不均勻。透明導電膜也可以由碳納米管制成，但是這些膜對於目前的所有應用來說都不具有足夠高的導電性，並且由於納米管彼此堆疊而易於遭受表面粗糙。
在這項新的研究中，研究人員使用了壹種叫做膠體光刻的方法來制作透明導電銀膜。他們首先通過在10 cm的晶片上塗覆壹層均勻大小的緊密堆積的塑料納米粒子來制作掩模層或模板。研究人員將這些塗層晶片放入等離子爐中，均勻地減小所有顆粒的尺寸。當他們在掩模層上沈積銀膜時，銀進入顆粒之間的空間。然後，他們溶解顆粒，留下精確的蜂窩孔圖案，允許光線通過，從而產生導電和光學透明的薄膜。
平衡透明度和導電性
研究人員已經證明，他們的大規模制造方法可以用來制造透明度高達80%的銀透明電極，同時保持電阻率低於10歐姆每平方——約為基於碳納米管的十分之壹。同樣透明度的電影。電阻越低，電極導電越好。
研究人員使用膠體光刻技術制作了壹種透明的導電膜。(a)制造過程的示意圖。(b)在銀沈積並溶解在塑料顆粒中之後的單個納米孔。規模:200nm。(c)沈積在均勻顆粒單層上的銀膜的低倍放大顯微照片證明了大規模的可行性。比例:50微米。(d)在等離子體爐中旋塗和短時間(60秒)後，基材上的單層顆粒:尺度:2微米。(e)在等離子體爐中長時間(3分鐘)後的顆粒單層證明，即使在尺寸顯著減小後，原始顆粒位置仍保持不變。比例尺:10微米。
“我們工作最新穎的方面是，我們使用與測量結果相關的理論分析來解釋這種薄膜的傳輸和導電特性，”林內特說。“制造問題往往使新材料難以獲得最佳的理論性能。我們決定報告我們在實驗中遇到的情況，並采取補救措施，以便我們在未來可以使用這些信息來避免或盡量減少可能影響性能的問題。”研究人員表示，他們的研究結果表明，膠體光刻技術可以用來制作化學穩定的透明導電膜，並可用於各種應用。
此外，國內企業重慶元世盛石墨烯膜業有限公司以石墨烯為基礎，采用液相法制備石墨烯透明導電膜。
本文轉載至微信微信官方賬號“石墨烯雷達”。