Storarealpræparation af fleksible carbon nanofilm med synergistisk forbedret transmittans og ledningsevne
Fleksible transparente ledende film (TCF'er) med stort område er et presserende behov for fremtidens elektronik, optoelektronik, energienheder og andre områder. Indiumtinoxid (ITO) TCF, som er meget udbredt i moderne teknologi, står over for vanskeligheder med at opfylde behovene for videnskabelig og teknologisk udvikling (især en ny generation af fleksible elektroniske enheder), fordi indium er en ikke-vedvarende ressource og dyr, og ITO er i sagens natur skørt.
I øjeblikket er carbon nanofilm, metal nanotråde, ledende polymerer og andre gennemsigtige ledende materialer blevet udviklet til at erstatte ITO. Blandt dem anses en kulstof nanofilm for at være en af de mest lovende kandidater på grund af dens fremragende elektriske og optiske egenskaber, fleksibilitet og fremragende stabilitet samt letvægt, strålingsmodstand og ultratræthedsmodstand, som er særligt nødvendige i fremtiden rumfart og militære applikationer.
Men for at realisere den udbredte anvendelse af fleksible TCF'er er det ikke kun nødvendigt at overvinde den gensidige begrænsning mellem transmittans og ledningsevne, men også at være i stand til at fremstille dem på et stort område eller endda i stor skala. Dette er et knudret problem, som har undret forskere inden for kulstof-nanomaterialer og endda inden for TCF'er i mange år.
Forskere fra Institut for Fysik ved Det Kinesiske Videnskabsakademi har været engageret i den grundlæggende undersøgelse af forberedelse, egenskaber og potentielle anvendelser af lavdimensionelle kulstof nanomaterialer og nanostrukturer i mere end 30 år og har opnået en række innovative og vigtige resultater.
Undersøgelsen, med titlen "Fleksible Carbon Nanofilms med stort område med synergistisk forbedret transmittans og ledningsevne, udarbejdet ved at omorganisere Single-Walled Carbon Nanorør-netværk," blev offentliggjort i Advanced Materials .
Baseret på deres udviklede fritstående gennemsigtige ledende carbon nanorør-film (CNT TCF) kontinuerligt og direkte fremstillet ved blæsende aerosol-metoden i lyset af ovenstående udfordrende problemer, Yue Ying, en Ph.D. kandidat, under tilsyn af prof. Zhou Weiya, foreslog en avanceret strategi for reorganisering af kulstof nanorørsnetværk (CNNR), designet og udviklet en innovativ facetdrevet CNNR (FD-CNNR) teknik, brød igennem flaskehalsen med gensidig begrænsning mellem nøgleegenskaberne af kulstof nanofilm, og opnåede den store fabrikation og tabsfri overførsel af CNT-film.
Det giver en effektiv ordning til at løse problemet med store fleksible TCF'er.
Baseret på den unikke mekanisme i FD-CNNR-teknikken introducerede forskerne for første gang en interaktion mellem enkeltvægget carbon-nanorør (SWNT) og Cu-O-rekonfiguration, som gør det muligt for SWNT-netværket at omorganisere til en mere effektiv ledende bane.
Ved hjælp af denne teknik blev fleksible og fritstående reorganiserede carbon nanorør TCF'er (RNC-TCF'er) med A3-størrelse eller endda meterlængde designet og forberedt, herunder den reorganiserede SWNT (RSWNT) film og hybridfilmen af grafen og reorganiseret SWNT (G-RSWNT), sidstnævnte har et areal på mere end 1.200 gange større end de eksisterende fritstående hybridfilm, der er rapporteret.
Desuden gør FD-CNNR-teknikken det muligt for disse lette film at udvise fremragende fleksibilitet med synergistisk forbedret høj mekanisk styrke, enestående transmittans og ledningsevne og betydelige FOM-værdier. De forberedte RNC-TCF'er med stort område kan være fritstående på vandoverfladen og kan overføres til andre målsubstrater uden forurening og beskadigelse.
-
(a,b) Parameteroptimering af SWNT-reorganiseringsprocessen. (c) Sammenligning af arkmodstand og transmittans af det nuværende arbejde med andre rapporterede kulstofnanofilm. (d) Sammenligning af flere egenskaber ved det nuværende arbejde med andre rapporterede kulstof nanofilm. (e) Fotografier af G-RSWNT TCF med A3-størrelse og 1m×10cm overført til PET-substrat. Kredit:Institut for Fysik -
(a) Skematisk struktur og princip for fleksibelt smart vindue baseret på G-RSWNT-film og flydende krystallag. (b) Temperaturvariation af det smarte vindue ved forskellige spændingsdensiteter. (c) Den påkrævede effekttæthed for det smarte vindue ved forskellige konstante temperaturer. (d) Transmission af det smarte vindue i ON/OFF-tilstand. (e,f) Transparensændring af smart vindue ved spændingsregulering ved stuetemperatur 25°C, sprednings- og bøjningstilstande. (g) Afdugningstest ved 20°C med intelligent vinduesdriftstemperatur på 28°C. Kredit:Institut for Fysik
Baseret på et stort område G-RSWNT TCF og et flydende krystallag blev der fremstillet et nyt fleksibelt smart vindue i A4-størrelse med multifunktioner såsom hurtig opvarmning, kontrollerbar dæmpning og afdugning. FD-CNNR-teknikken kan ikke kun udvides til at omfatte store områder eller endda storskala fremstilling af TCF'er, men også give en ny idé til design af TCF'er og andre funktionelle film.
Dette arbejde kompenserer for manglerne i forskningen inden for graphene-carbon nanorør-hybridfilm med stort område og forventes at fremme storskala-fremstilling af store, fleksible, fritstående, lette og transparente ledende carbon-nanofilm og deres fremtidige anvendelser inden for områderne fleksibel elektronik, fotovoltaiske enheder, optisk teknik, kunstig intelligens, avanceret arkitektur, transport og endda rumfart osv.
Flere oplysninger: Ying Yue et al., Fleksible Carbon Nanofilms i stort område med synergistisk forbedret transmittans og ledningsevne, udarbejdet ved at omorganisere enkeltvæggede kulstofnanorørsnetværk, avancerede materialer (2024). DOI:10.1002/adma.202313971
Leveret af Chinese Academy of Sciences
Varme artikler
-
Designer optoelektronik - kvantemekanik til nye materialerEuropæiske forskere har kombineret computermodellering af kvantemekanik og præcisionsfremstillingsprocesser for at skabe nye gennemsigtige ledende oxider, der er lavet på bestilling til en lang række -
Proteinfoldede DNA-nanostrukturer tilbyder et nyt byggemateriale til bioteknologiDenne luftplasma-facilitet (den violet-blå glød) blev brugt til at behandle prøvegitteret, der blev brugt i elektronmikroskopi. Kredit:KAUST Ved at bruge proteiner, der naturligt binder og arrange -
Smarte tekstiler:Højtydende, åndbart stof til at drive lille elektronikLavet af elektrospundet polyvinylidenfluorid (PVDF) og nylon, sølv nanotråde (AgNWer) og polystyren (PS), kan den nye fiberholdige komposit nanogenerator (AF-TENG) nemt integreres i tøj, så den kan dr -
Egenskaber ved anstrengt grafen og andre anstrengte todimensionale atommaterialerKredit:CC0 Public Domain Salvador Barazza-Lopez, lektor i fysik ved University of Arkansas, er en del af et team, der offentliggjorde en gennemgangsartikel om egenskaberne af anstrengt grafen og a
- Det hele kan ikke være forsikret:tæller de skjulte økonomiske konsekvenser af oversvømmelser og …
- Amerikanerne opretholder et højt niveau af tillid til videnskaben
- Gengt mandlige albatrosser foretrækker skilsmisse frem for konfrontation:undersøgelse
- At se er at tro:hvordan mediemythbusting faktisk kan gøre falske overbevisninger stærkere
- Forstå langsigtede tendenser inden for havlag
- En enhed, mange frekvenser:Forskere skaber en unik, lille resonator