Forskarna använde en metod som kallas kolloidal litografi för att skapa en silver -nanopattern som leder elektricitet samtidigt som den släpper in ljus genom hålen. De nya transparenta elektrodfilmerna kan vara användbara för solceller samt flexibla skärmar och pekskärmar. Upphovsman:Jes Linnet, Syddansk universitet
Forskare har visat storskalig tillverkning av en ny typ av genomskinlig ledande elektrodfilm baserad på nanopatternat silver. Smartphone -pekskärmar och platt -tv -apparater använder transparenta elektroder för att upptäcka beröring och för att snabbt byta färg på varje pixel. Eftersom silver är mindre sprött och mer kemiskt resistent än material som för närvarande används för att göra dessa elektroder, de nya filmerna kan erbjuda ett högpresterande och långvarigt alternativ för användning med flexibla skärmar och elektronik. De silverbaserade filmerna kan också möjliggöra flexibla solceller för installation på fönster, tak och till och med personliga enheter.
I journalen Expressmaterial Express , forskarna rapporterar tillverkning av en transparent ledande tunnfilm på glasskivor med en diameter på 10 centimeter. Baserat på teoretiska uppskattningar som passade nära experimentella mätningar, de beräknar att tunnfilmselektroderna skulle kunna prestera betydligt bättre än de som används för befintliga flexibla skärmar och pekskärmar.
"Den metod vi använde för tillverkning är mycket reproducerbar och skapar en kemiskt stabil konfiguration med en avstämbar avvägning mellan transparens och ledande egenskaper, "sa tidningens första författare, Jes Linnet från Syddansk Universitet. "Det betyder att om en enhet behöver högre transparens men mindre konduktivitet, filmen kan göras för att rymma genom att ändra filmens tjocklek. "
Att hitta ett flexibelt alternativ
De flesta av dagens transparenta elektroder är gjorda av indiumtennoxid (ITO), som kan uppvisa upp till 92 procent transparens - jämförbart med glas. Även om det är mycket transparent, ITO tunna filmer måste bearbetas noggrant för att uppnå reproducerbar prestanda och är för spröda för att användas med flexibel elektronik eller skärmar. Forskare söker alternativ till ITO på grund av dessa nackdelar.
Denna skanningelektronmikroskopibild visar en tunn film av silver avsatt över plastnanopartiklar. Genom att lösa upp partiklarna lämnas ett exakt mönster av bikakeliknande hål som låter ljus passera genom, att producera en elektriskt ledande och optiskt transparent film. Upphovsman:Jes Linnet, Syddansk universitet
Ädelmetallers korrosionsskyddande natur, såsom guld, silver och platina gör dem lovande ITO-alternativ för att skapa långvariga, kemiskt resistenta elektroder som kan användas med flexibla substrat. Dock, tills nu, ädelmetall transparenta ledande filmer har lidit av hög ytråhet, vilket kan försämra prestanda eftersom gränssnittet mellan filmen och andra lager inte är plant. Transparenta ledande filmer kan också göras med kolnanorör, men dessa filmer uppvisar för närvarande inte tillräckligt hög konduktans för alla applikationer och tenderar också att drabbas av ytjämnhet på grund av att nanorören staplas ovanpå varandra.
I den nya studien, forskarna använde ett tillvägagångssätt som kallas kolloidal litografi för att skapa genomskinliga konduktiva silvertunna filmer. De skapade först ett maskeringslager, eller mall, genom att belägga en 10 centimeter skiva med ett enda lager av jämn storlek, förpackade nanopartiklar av plast. Forskarna placerade dessa belagda skivor i en plasmaugn för att krympa storleken på alla partiklar jämnt. När de avsatte en tunn silverfilm på maskeringsskiktet, silvret kom in i utrymmena mellan partiklarna. De löste sedan upp partiklarna, lämnar ett exakt mönster av bikakeliknande hål som låter ljus passera igenom, att producera en elektriskt ledande och optiskt transparent film.
Balanserar transparens och konduktivitet
Forskarna visade att deras storskaliga tillverkningsmetod kan användas för att skapa transparenta silverelektroder med så mycket som 80 procents transmittans samtidigt som de håller arkmotståndet under 10 ohm per kvadrat-ungefär en tiondel av det som har rapporterats för kol-nanorörbaserade filmer med motsvarande transparens. Ju lägre det elektriska motståndet, desto bättre är elektroderna att leda en elektrisk laddning.
Forskarna använde kolloidal litografi användes för att skapa en tunn film som var transparent och ledande tunn film. (a) Schematisk illustration av tillverkningsprocessen. (b) Ett enda nanohål efter att silvret deponerats avsättning och upplösning av plastpartikeln. Skalstapel:200 nm. (c) Mikrofotografi med låg förstoring av avsatt tunnfilm av silver på ett homogent partikelmonoskikt, visar stor genomförbarhet. Skalstång:50 mikron. (d) Monikelskikt på substrat efter centrifugering och en kort (60 s) tid i plasmaugnen:Skala:2 mikron. (e) Monikelskikt efter en lång (3 min) tid i plasmaugnen, som visar att ursprungliga partikelpositioner bevaras även efter betydande storleksminskning. Skalstång:10 mikron. Upphovsman:Jes Linnet, Syddansk universitet
"Den mest nya aspekten av vårt arbete är att vi redogjorde för både överföringsegenskaperna och konduktansegenskaperna för denna tunna film med hjälp av teoretisk analys som korrelerade väl med uppmätta resultat, "sa Linnet." Tillverkningsproblem gör det vanligtvis svårt att få den bästa teoretiska prestandan från ett nytt material. Vi bestämde oss för att rapportera det vi stötte på experimentellt och postulera åtgärder så att denna information kan användas i framtiden för att undvika eller minimera problem som kan påverka prestanda. "
Forskarna säger att deras resultat visar att kolloidal litografi kan användas för att tillverka genomskinliga ledande tunna filmer som är kemiskt stabila och kan vara användbara för en mängd olika applikationer.
