基于高透高导电银纳米线离子液体凝胶的柔性透明电极

2022-03-31 14:46:35
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摘要:银纳米线凭借其优异的导电性能和突出的耐弯折性有望成为ITO的替代品。不幸的是:银纳米线之间的接触电阻非常高,使得银纳米线薄膜的导电性比较差;纳米尺度的银极易被氧化,耐酸碱性能差,不利于宏量制备、储存及运输。严重限制了银纳米线柔性透明电极在光电子器件中的应用。

柔性透明电极在电子与光电子产业的发展中占有举足轻重的地位,是制备众多电子与光电子元器件不可缺少的光电功能材料。目前,柔性透明电极主要是在透明有机聚合物基底上,采用溶胶 - 凝胶、化学气相沉积、真空蒸发沉积、溅射沉积、脉冲激光沉积等方法引入氧化铟锡 (ITO) 导电薄膜。但是,该方法存在致命弱点: 1 )金属铟面临资源枯竭; 2 )制备工艺昂贵且需要高温,对透明有机聚合物基底是一个严峻的考验。银纳米线作为透明导电层,得到了研究机构和工业界的广泛关注,有望成为 ITO 的替代品。然而,银纳米线之间的接触电阻高,纳米尺度的银极易被氧化,严重限制了银纳米线透明电极在光电器件中的应用。


中科院理化所 江雷研究团队通过对银纳米线的选择性化学焊接以及引入稳定的导电离子液体凝胶保护层,设计制备了一种稳定的高透、低阻银纳米线@离子液体凝胶复合柔性透明电极。 一方面,超亲水的银纳米线网络与疏水的透明基底之间的浸润性差异,使得化学焊接选择性的银纳米线上进行,从而能够在极大降低银纳米线接触电阻的同时,保持高的可见光透过率;另一方面,离子液体凝胶薄层的引入赋予了复合透明电极出色的空气稳定性和优异的耐化学腐蚀性能。更为有趣的是,研究者还发现离子液体凝胶薄层具有减反射的作用,对于获得高的可见光透过率意义重大。测试表明,该方法制备的复合柔性透明电极在保持86%的可见光透过率时,方块电阻只有8.4Ω sq -1。更重要的是暴露在空气中2个月,复合透明电极的性能基本保持不变;同时能够忍受光刻过程中所用到的酸碱试剂,利于进行后续的图案化。这种高性能银纳米线@离子液体凝胶复合柔性透明电极为制备基于金属纳米线的高性能柔性透明电极打开了一扇窗,提供了一种新的设计思路。

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离子液体是一类结构可设计,性能多样化的一类新型物质统称,应用领域广泛,用作:催化剂、吸收剂、萃取剂、阻燃剂、抗静电剂、导电助剂、润滑剂、杀菌剂,涉及领域:化工、医药、材料、半导体、生物、芯片、航天、显示、环保、通讯、润滑等...目前已见报道的离子液体根据分子结构和物化性质可分化四代。第一代离子液体主要的组分是作为阳离子的二烷基咪唑六氟磷酸盐/烷基吡啶六氟磷酸盐和作为阴离子的金属卤化物,他们是理想的电化学溶剂,然而对空气和水非常敏感。第二代离子液体由铵盐等作为常用的阳离子,而六氟磷酸盐等作为阴离子,从而可在空气和水中稳定。第三代离子液体则包括了氨基酸和胆碱等天然离子或者是具有生物活性的离子。而第四代则最早出现在2018年,他们与其他分子液体混合后或者溶解后可展现出独特的性能。图1离子液体中典型的阳离子和阴离子
何请 2022-03-18
Room-temperature ionic liquids are, as the name suggests, salts that exist in liquid states at room temperature. RTILs are of great interest to a variety of fields because they exhibit unique physical and thermodynamic properties, such as negligble vapor pressure, high thermal stability, high electrochemical stability, and low flammability. Moreover, ionic liquids exhibit high conductivity and a wide electrochemical window, which means that they are neither easily oxidized nor reduced, hence they are excellent candidates for efficient and green electrolytes in batteries. Due to the various potential applications RTILs promise, computer simulations of RTILs have widely propagated, and various combinations of different cations and anions have been designed and tested to further increase our knowledge in this field.Please note: this tutorial uses the general Amber force field (GAFF) force field to create an initial (not a “refined”) force field. Some aspects of the simulation results are not in as good agreement with experiment as the results presented in the papers listed above. This is a good object lesson: GAFF can get you started, and can provide results of reasonable accuracy. Depending on your needs, this may be enough. But it is often desirable to treat the GAFF results as a starting point for further refinement; the latter is usually system-specific, and is not covered in this tutorial.
2022-03-16
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