研究目的
开发一种经济高效且环保的方法,用于制造基于银纳米网结构的高性能柔性透明导电电极,该电极具有改进的附着力和优异的光电性能。
研究成果
该研究成功开发出一种低成本、环保的方法,用于制造具有优异光电性能和强附着力的高分辨率银纳米网格。该网格展现出高透光率和低方阻,适用于柔性透明电极和加热器,在下一代光电器件中具有潜在应用价值。
研究不足
该制造工艺在大规模工业生产中的可扩展性可能存在局限,使用APTES和银增强剂等特定化学品可能带来制约。针对不同应用场景,需对沉积时间和浓度等参数进行优化。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用全水基溶液法,结合金纳米颗粒(Au NPs)的胶体沉积与银增强技术制备银纳米网格。使用微接触浸涂法(MCDC)以减少材料消耗,通过紫外臭氧刻蚀对APTES层进行选择性图案化以实现精准沉积控制。
2:样品选择与数据来源:
基底包括普通载玻片和聚酯薄膜,经piranha溶液和空气等离子体清洗。APTES作为粘附层,Au NPs由HAuCl4和柠檬酸钠合成,银增强溶液采用商用增强剂配制。
3:实验设备与材料清单:
设备包含加热板、紫外箱、离心机、紫外-可见分光光度计、光学显微镜、场发射扫描电镜(FE-SEM)、原子力显微镜(AFM)、红外热像仪、四探针系统、双探针系统及弯曲测试用电动位移台。材料包括APTES、HAuCl4、柠檬酸钠、银增强溶液、去离子水、乙醇、载玻片和聚酯薄膜。
4:柠檬酸钠、银增强溶液、去离子水、乙醇、载玻片和聚酯薄膜。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:通过掩模紫外臭氧曝光在基底上图案化APTES,采用MCDC法沉积Au NPs,实施银增强处理,退火图案化结构,并对其光学、电学及机械性能进行表征。
5:数据分析方法:
使用四探针法和紫外-可见-近红外光谱仪测量方阻与透光率,通过AFM和FE-SEM进行形貌分析,依据ASTM标准结合电阻测量开展粘附性与柔韧性测试。
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UV-visible spectrophotometer
V-670
Jasco
Used for quantifying nanoparticle concentrations and measuring transmittance.
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optical microscope
Olympus BX-51
Olympus
Used for imaging metal mesh patterns.
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FE-SEM
Carl Zeiss SIGMA
Carl Zeiss
Used for high-resolution imaging of metal mesh.
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source meter
Keithley 2602A
Keithley
Used for measuring electrical resistance.
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two-probe system
237-ALG-2
Keithley
Used for linear resistance measurements.
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glass slide
76 mm × 26 mm
Paul Marienfeld GmbH & Co
Used as a substrate for patterning and deposition.
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polyester film
V7610
SKC
Used as a flexible substrate for deposition.
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air plasma cleaner
PDC-32G
Harrick Plasma
Used for cleaning substrates by plasma treatment.
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APTES
440140
Sigma Aldrich
Used as an adhesion layer for patterning.
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HAuCl4 solution
484385
Sigma Aldrich
Used as a source for gold nanoparticle synthesis.
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sodium citrate tribasic dihydrate
S4641
Sigma Aldrich
Used as a reducing agent in gold nanoparticle synthesis.
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centrifuge
Supra 22k
Hanil Science Medical
Used for concentrating gold nanoparticle solutions.
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filter
Amicon ultra 15 ml 100K
Merck
Used for filtering and concentrating solutions.
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IR thermal camera
M8
Wuhan Guide Infrared Co., Ltd
Used for temperature measurement in heater demonstrations.
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AFM
NX-10 complete AFM
Park Systems
Used for topographic analysis of metal mesh.
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four-point probe system
MSA001
MS Tech
Used for sheet resistance measurements.
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motorized stage
AL1-1515-3S
Micro Motion Technology, Valley Center
Used for bending tests of flexible substrates.
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silver enhancer solution
S5020 and S5145
Sigma Aldrich
Used for silver enhancement in the fabrication process.
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