Team udvikler højeffektiv metode til at skabe fleksible, gennemsigtige elektroder

(PhysOrg.com) -- Da markedet for flydende krystalskærme og anden elektronik fortsætter med at drive prisen på indium op - det materiale, der bruges til at fremstille de transparente indiumtinoxid (ITO) elektroder i disse enheder - har forskere ledt efter en billigere og mere dynamisk alternativ, især til brug i fremtidens fleksibel elektronik.

Udover den høje pris, ITO har flere ulemper. Det er skørt, gør det upraktisk til brug i fleksible skærme og solceller, og der er mangel på tilgængelighed af indium, som primært findes i Asien. Yderligere, produktionen af ​​ITO-film er relativt ineffektiv.

Nu, forskere ved UCLA rapporterer i tidsskriftet ACS Nano at de har udviklet en unik metode til fremstilling af transparente elektroder, der bruger sølv nanotråde i kombination med andre nanomaterialer. De nye elektroder er fleksible og stærkt ledende og overvinder begrænsningerne forbundet med ITO.

I nogen tid, sølv nanowire (AgNW) netværk er blevet set som lovende kandidater til at erstatte ITO, fordi de er fleksible og hver ledning er meget ledende. Men komplicerede behandlinger har ofte været påkrævet for at sammensmelte krydsede AgNW'er for at opnå lav modstand og god substratvedhæftning. For at løse dette, UCLA-forskerne viste, at ved at fusionere AgNW'er med metaloxid-nanopartikler og organiske polymerer, de kunne effektivt producere meget gennemsigtige ledere.

Holdet af forskere repræsenterer et samarbejde mellem afdelingen for materialevidenskab og teknik på UCLA Henry Samueli School of Engineering and Applied Science; afdelingen for kemi og biokemi i UCLA College of Letters and Science; og California NanoSystems Institute (CNSI) ved UCLA.

Holdet blev ledet af Yang Yang, professor i materialevidenskab og teknik, og Paul Weiss, direktør for CNSI og professor i materialevidenskab og teknik og i kemi og biokemi.

"I dette arbejde, vi demonstrerer en enkel og effektiv løsningsmetode til at opnå meget ledende AgNW-kompositfilm med fremragende optisk gennemsigtighed og mekaniske egenskaber, " sagde Yang, som også leder Nano Renewable Energy Center ved CNSI. "Dette er langt den bedste løsning:en forarbejdet, gennemsigtig elektrode, der er kompatibel med en lang række forskellige substratvalg. "

Forskere kan nemt sprøjte en overflade med nanotrådene for at lave en gennemsigtig måtte, men udfordringen er at få nanotråde af sølv til at klæbe mere sikkert til overfladen uden brug af ekstreme temperaturer (200 ° C) eller højt tryk, trin, der gør nanomaterialerne mindre kompatible med de følsomme organiske materialer, der typisk bruges til at lave fleksibel elektronik.

For at imødekomme denne udfordring, Rui Zhu, avisens første forfatter, udviklet en lavtemperaturmetode til at lave højtydende transparente elektroder af sølv nanotråde ved hjælp af spraycoating af en unik kombination af nanomaterialer.

Først, forskere sprøjtede en opløsning af kommercielt tilgængelige sølv nanotråde på en overflade. De behandlede derefter nanotrådene med en opløsning af titaniumdioxid-nanopartikler for at skabe en hybridfilm. Når filmen tørrer, kapillarkræfter trækker nanotrådene sammen, forbedring af filmens ledningsevne. Forskerne belagte derefter filmen med et lag ledende polymer for at øge ledningenes vedhæftning til overfladen.

AgNW-kompositmaskerne er meget ledende, med fremragende optisk gennemsigtighed og mekaniske egenskaber. Forskerholdet byggede også solceller ved hjælp af de nye elektroder og fandt ud af, at deres ydeevne var sammenlignelig med solceller fremstillet med indiumtinoxid.