Team udvikler i stor skala strækbare og gennemsigtige elektroder

Et koreansk forskerteam har udviklet en storstilet strækbar og gennemsigtig elektrode til brug som en strækbar skærm. Korea Institute of Science and Technology (KIST) meddelte, at et forskerhold, ledet af Dr. Sang-Soo Lee og Dr. Jeong Gon Son på KIST's Photo-Electronic Hybrids Research Center, har udviklet en teknologi til at fremstille et stort område (større end et A4-papir) bølget sølv nanotrådnetværkselektrode, der er strukturelt strækbart med en høj grad af ledningsevne og gennemsigtighed.

Gennemsigtige elektroder, hvorigennem strømmen strømmer, er afgørende for solcelle- og touchscreen-baserede displayenheder. En indiumtinoxid (ITO) -baseret transparent elektrode er i øjeblikket kommercialiseret til brug. Den ITO-baserede transparente elektrode er lavet af et tyndt lag af metaloxider, der har meget lav strækbarhed og er meget skrøbelig. Dermed, ITO -elektroden er ikke velegnet til fleksible og bærbare enheder, som forventes hurtigt at blive almindelige produkter på markedet for elektroniske enheder. Derfor, det er nødvendigt at udvikle en ny gennemsigtig elektrode med strækbarhed som en af ​​dens hovedtræk.

En sølv nanotråd har snesevis af nanometer i diameter, og selve nanomaterialet er langt og tyndt som en pind. Den lille størrelse af nanotråden gør det muligt at bøje den, når en ekstern kraft påføres. Da den er lavet af sølv, en sølv nanotråd har fremragende elektrisk ledningsevne og kan bruges i et tilfældigt netværk af lige nanotråde til at fremstille en meget gennemsigtig og fleksibel elektrode. Imidlertid, på trods af at sølv nanotråd er bøjelig og fleksibel, det kan ikke bruges som et strækbart materiale.

Andre forskerhold har undersøgt strækbare elektroder ved hjælp af en metode til at placere sølv nanotråde på forstrakte elastiske underlag og slappe af substraterne, så de vender tilbage til deres oprindelige størrelse, mens der i processen skabes bølgede eller rynkede nanotrådstrukturer i sølv med en lille krumningsradius. Imidlertid, denne metode har et stort problem:nanotråden brydes let af de gentagne stræk-afslappende cykler. Dette problem er typisk blevet behandlet ved at øge antallet af nanotråde for at lave et nanotrådnetværk med høj densitet, så der stadig kan opretholdes nok elektriske forbindelser til at bruge de elastiske elektroder, selvom nanotråde er delvist brudt. Imidlertid, at skabe et netværk med høj densitet reducerer gennemsigtigheden betydeligt og gør det meget udfordrende at fremstille en meget gennemsigtig elektrode, der kan strækkes og transformeres med både gennemsigtighed og ledningsevne.

KIST -forskerholdet, ledet af Dr. Sang-Soo Lee og Dr. Jeong Gon Son, har udviklet en ny proces til at danne et strukturelt strækbart nanotrådnetværk ved at bringe nanotrådnetværkerne i kontakt med opløsningsmidler for at overvinde problemet med brud på nanotråde og skader, når det afspændte underlag slækkes. Når opløsningsmidlerne placeres på nanotrådnetværkerne, de bliver våde, og der er mindre friktionsmodstand mellem de enkelte nanotråde. I særdeleshed, hver sølv nanotråd kan arbejdes med i vand og omarrangeres til en buet nanotrådstruktur med en stor krumningsradius, så en struktur, der er i stand til stabilt at strække, kan realiseres. Da nanotrådene ikke oplever ustabile forhold, der er ingen brud på nanotrådnetværk eller afskalning af nanotrådlag.

Ved at fremstille et sølv -nanotrådnetværk på denne måde, forskergruppen var i stand til at strække substratet og dets nanotråde med mindst 50% af den oprindelige længde, stabilt vedligeholdelse af gennemsigtighed og ledningsevne i cirka 5, 000 stræk-afslappende cykler. Teamet fandt også ud af, at denne type materiale kunne fremstilles ved hjælp af en billig og miljøvenlig proces, der bruger ethanol og vand som opløsningsmidler.

The KIST research team used its newly developed process to form a wavy silver nanowire network film on a substrate the size of an A4 paper and succeeded in creating a stretchable and transparent display the size of an adult's hand. This display maintained its constant luminescence efficiency despite the imposition of various mechanical deformations. Through testing, the team was able to prove the applicability of the new process to all displays that are transparent except for their electroluminescent layer.

Dr. Sang-Soo Lee at KIST said, "The stretchable and transparent electrodes made using wavy silver nanowire networks developed through this research have a high degree of electrical conductivity that is not changed by any deformation." KIST's Dr. Jeong Gon Son added, "Since the technology can be used for mass production, it is expected to have a great impact on markets related to wearable electronic devices, such as high-performance smart wear, and the medical equipment field."