Strækbar, transparent grafen-metal nanotrådselektrode

En hybrid gennemsigtig og strækbar elektrode kunne åbne den nye vej for fleksible skærme, solceller, og endda elektroniske enheder monteret på et krumt underlag, såsom bløde øjenkontaktlinser, af UNIST (Ulsan National Institute of Science and Technology) forskningsteam.

Gennemsigtige elektroder er i og for sig ikke noget så nyt – de er blevet meget brugt i ting som touchskærme, fladskærms-tv, solceller og lysemitterende enheder. I øjeblikket er gennemsigtige elektroder almindeligvis lavet af et materiale kendt som indiumtinoxid (ITO). Selvom det er nok til sit arbejde, det er skørt, revner og mister funktionalitet, hvis den bøjes. Det nedbrydes også over tid, og er noget dyrt på grund af de begrænsede mængder af indiummetal.

Som et alternativ, netværkene af tilfældigt distribuerede mNW'er er blevet betragtet som lovende kandidater til næste generations transparente elektroder, på grund af deres lave omkostninger, højhastighedsfremstilling af gennemsigtige elektroder.

Imidlertid, antallet af ulemper ved mNW-netværkene har begrænset deres integration i kommercielle enheder. De har lav gennemslagsspænding, typisk høj NW-NW krydsmodstand, høj kontaktmodstand mellem netværk og aktive materialer, materiale ustabilitet og dårlig vedhæftning til plastunderlag.

UNIST-forskere her, kombineret grafen med sølv nanotråde for at danne en tynd, gennemsigtig og strækbar elektrode. Kombination af grafen og sølv nanotråde i et hybridmateriale overvinder svagheden i det enkelte materiale.

Grafen er også kendt som en god kandidat til transparente elektroder på grund af deres unikke elektriske egenskaber og høje mekaniske fleksibilitet. Imidlertid, skalerbare grafensyntesemetoder til kommercialisering producerer grafen af ​​lavere kvalitet med individuelle segmenter kaldet korn, hvilket øger den elektriske modstand ved grænserne mellem disse korn.

Sølv nanotråde, på den anden side, har høj modstand, fordi de er tilfældigt orienteret som et virvar af tandstikkere, der vender i forskellige retninger. I denne tilfældige orientering, der er mange kontakter mellem nanotråde, hvilket resulterer i høj modstand på grund af stor krydsmodstand af nanotråde. På grund af disse ulemper, hverken er god til at lede elektricitet, men en hybrid struktur, kombineret af to materialer, er.

Som resultat, det præsenterer en høj elektrisk og optisk ydeevne med mekanisk fleksibilitet og strækbarhed for fleksibel elektronik. Den hybride gennemsigtige elektrode har angiveligt en lav "arkmodstand", mens den bevarer høj transmittans. Der er næsten ingen ændring i dens modstand, når den bøjes og foldes, hvor ITO er bøjet, dens modstand øges betydeligt. Derudover har hybridmaterialet angiveligt en lav "plademodstand", mens det bevarer elektriske og optiske egenskaber, der er pålidelige mod termiske oxidationsforhold

Grafen-mNW hybridstrukturen udviklet af forskerholdet, som en ny klasse af sådanne elektroder, kan snart finde anvendelse i en række andre applikationer. Forskerholdet demonstrerede uorganiske lysemitterende diode (ILDED) enheder monteret på en blød øjenkontaktlinse ved hjælp af den gennemsigtige, strækbare sammenkoblinger af hybridelektroderne som et anvendelseseksempel.

Som en in vivo undersøgelse, denne kontaktlinse blev båret af et levende kaninøje i fem timer og ingen unormal adfærd, såsom blodskudte øjne eller gnidning af øjenområder, af den levende kanin var blevet observeret.

Brug af øjenkontaktlinser, billedtagning og scanning, er ikke en scene på Sci-Fi-film længere.

Jang-Ung Park, professor ved School of Nano-Bioscience and Chemical Engineering, UNIST, ledet indsatsen.

"Vi mener, at hybridiseringen mellem to-dimensionelle og en-dimensionelle nanomaterialer præsenterer en lovende strategi mod fleksibel, bærbar elektronik og implanterbare biosensorenheder, og angive det væsentlige løfte om fremtidig elektronik, " sagde prof. Park.