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通过静电分散机制实现铜纳米线分散,用于高性能柔性透明导电薄膜及光电器件

DOI:10.1021/acsami.8b19277 期刊:ACS Applied Materials & Interfaces 出版年份:2019 更新时间:2025-09-23 15:22:29
摘要: 高度分散的铜纳米线(CuNW)是其实际应用于各类电子设备的关键前提。目前,铜纳米线的分散几乎都通过聚合物的空间位阻效应实现。然而,聚合物的高温后处理工艺使得这种分散机制难以适用于诸多实际应用场景。本研究通过探究静电分散力与各影响因素的关系,优化了静电分散机制。在该机制指导下,我们同时实现了铜纳米线的高度分散和创纪录的低温后处理温度(80℃)。这种优异的分散性使铜纳米线在水基墨水中保持良好稳定性(-45.66 mV),制备的透明导电薄膜(TCF)(23 cm × 23 cm)具有高均匀性(65.7 ± 2.5 Ω sq-1),并适配工业化制膜流程——这些正是当前阻碍铜纳米线基TCF广泛应用的核心问题。低温后处理工艺使铜纳米线可应用于任意基底。此外,电荷修饰剂2-巯基乙醇能有效防止铜纳米线氧化。最终,我们采用该铜纳米线薄膜作为电极制备了柔性光电器件,其性能与ITO/玻璃基底的光电器件相当。
作者: Zhongmin Yin,Shanyong Chen,Youwei Guan,Qinqin Ran,Qingsong Zhang,Xingwu Yan,Rong Jin,Hong Yu,Lu Li,Junsheng Yu
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研究概述 实验方案 设备清单

通过开发静电分散机制来改善铜纳米线(CuNW)的分散性,从而制备高性能柔性透明导电薄膜和光电器件,实现低温后处理和良好抗氧化性。

静电分散机制使铜纳米线(CuNW)在仅80°C的低温后处理条件下实现高度分散,具有良好的稳定性和薄膜中的高均匀性。该方法适用于柔性光电器件,其性能与基于ITO的器件相当,并为工业化应用奠定了基础。

本研究仅限于水性分散体系和特定改性剂,其他溶剂或条件可能未涵盖。80°C的后处理温度虽较低,仍可能影响部分敏感基材。工业化放大的可行性有所提及,但除实验室规模外尚未充分验证。

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