KIST开发出大面积可拉伸透明电极未来可用于可拉伸显示器

韩国科学技术研究院(KIST)宣布开发出了一种大规模的可拉伸透明电极,这是一种大面积(比一张A4纸大小的纸还要大)波浪形银纳米线网络电极的技术,该电极在结构上可拉伸,具有高度的导电性和透明度。未来或可用于可拉伸显示器等应用。

KIST开发出大面积可拉伸透明电极未来可用于可拉伸显示器
韩国科学技术研究院(KIST)宣布,一个研究小组已开发出一种技术,用于制造大面积波浪形纳米银纳米线网络电极,该电极结构上可拉伸,具有很高的导电性和透明度。

透明电极是太阳能电池和基于触摸屏的显示设备中关键技术,通过这种电极,电流可以流动。目前已经商业化使用的是基于氧化铟锡(ITO)的透明电极。基于ITO的透明电极是由一层薄薄的金属氧化物构成的,其拉伸性很低,易碎。因此,ITO电极难以用于柔性和可穿戴设备,很难迅速成为电子设备市场的主流产品。因此,有必要开发出一种具有伸缩性的新型透明电极。

一根银纳米线的直径为几十纳米,纳米材料本身细长。由于纳米线的体积小,当外力作用时,纳米线可以被弯曲。由于银纳米线是由银制成的,所以银纳米线具有良好的导电性能,可以用纳米线随机组成的直线网络制造出高透明度和柔性电极。然而,尽管银纳米线具有良好的可弯曲性和柔韧性,但不能作为可拉伸材料使用。

其他研究小组研究了可拉伸电极的方法,将银纳米线放在预拉伸的弹性基材上,并将基材松弛,使其恢复到原来的大小,同时在这个过程中,产生了具有小曲率半径的波浪状或皱纹状的银纳米线结构。然而,这种方法有一个主要问题:纳米线很容易被反复的拉伸折断。解决这个问题的方法一般都是通过增加纳米线的数量,使之成为高密度的纳米线网络,这样即使纳米线部分断裂,仍然可以保持足够的电链接,以使用弹性电极。然而,制造出高密度网络会大大降低透明度,因此要制造出既能拉伸又能导电的高透明电极是非常有挑战性的。

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KIST的研究团队开发了一种新的工艺,通过将纳米线网络与溶剂接触,形成结构上可拉伸的纳米线网络,以克服预拉伸基材松弛时纳米线断裂和损伤的问题。当溶剂放在纳米线网络上时,纳米线网络会变得潮湿,各个纳米线之间的摩擦阻力较小。特别是,每根银纳米线在水的作用下,可以被水滑动,重新排列成曲率半径较大的弧形纳米线结构,从而实现了能够稳定拉伸的结构。由于纳米线不会出现不稳定的情况,因此不会出现纳米线网络断裂和纳米线层剥落。

通过这种方式制造出银纳米线网络,研究团队能够将基体及其纳米线的长度至少拉伸50%以上,在大约5000次拉伸循环中稳定地保持透明度和导电性。该团队还发现,这种类型的材料可以通过使用乙醇和水作为溶剂的廉价环保工艺来生产。

KIST的研究团队利用其新开发的工艺,在一张A4纸大小的基材上形成了波浪形的银纳米线网络薄膜,并成功地制造出了一个成人手掌大小的可拉伸透明显示屏。通过这项研究开发出的利用波浪形银纳米线网络制成的可拉伸透明电极,具有高度的导电性,不会因任何变形而改变。所创造的显示屏在受到各种机械变形的影响,仍能保持恒定的发光率。通过测试,该团队能够证明新工艺的适用性,除了电致发光层外,所有透明的显示器都可以使用。由于该技术可用于量产,预计将对高性能智能穿戴、医疗设备领域等可穿戴电子设备相关市场产生巨大影响。

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