Ett koreanskt forskarlag har utvecklat en storskalig töjbar och transparent elektrod för användning som en töjbar display. Korea Institute of Science and Technology (KIST) meddelade att ett forskarlag, ledd av Dr. Sang-Soo Lee och Dr. Jeong Gon Son vid KIST:s Photo-Electronic Hybrids Research Center, har utvecklat en teknik för att tillverka en vågig silver nanotrådsnätverkselektrod med stor yta (större än ett A4-papper) som är strukturellt töjbar med en hög grad av konduktivitet och transparens.

Transparenta elektroder, genom vilken elektricitet flödar, är väsentliga för solcells- och pekskärmsbaserade displayenheter. En indiumtennoxid (ITO)-baserad transparent elektrod kommersialiseras för närvarande för användning. Den ITO-baserade transparenta elektroden är gjord av ett tunt lager av metalloxider som har mycket låg sträckbarhet och är mycket ömtålig. Således, ITO-elektroden är inte väl lämpad för flexibla och bärbara enheter, som förväntas snabbt bli vanliga produkter på marknaden för elektroniska enheter. Därför, det är nödvändigt att utveckla en ny transparent elektrod med töjbarhet som en av dess huvudegenskaper.

En silver nanotråd är tiotals nanometer i diameter, och själva nanomaterialet är långt och tunt som en pinne. Den lilla storleken på nanotråden gör att den kan böjas när en extern kraft appliceras. Eftersom den är gjord av silver, en silver nanotråd har utmärkt elektrisk ledningsförmåga och kan användas i ett slumpmässigt nätverk av raka nanotrådar för att tillverka en mycket transparent och flexibel elektrod. Dock, trots att silver nanotråd är böjbar och flexibel, det kan inte användas som ett töjbart material.

Andra forskarlag har studerat töjbara elektroder med en metod för att placera silver nanotrådar på försträckta elastiska substrat och slappna av substraten så att de återgår till sin ursprungliga storlek, samtidigt som den skapar vågiga eller skrynkliga silver nanotrådstrukturer med en liten krökningsradie. Dock, denna metod har ett stort problem:nanotrådarna bryts lätt av de upprepade sträcknings-avslappnande cyklerna. Detta problem har vanligtvis angripits genom att öka antalet nanotrådar för att skapa ett nanotrådsnätverk med hög densitet så att tillräckligt med elektriska länkar fortfarande kan upprätthållas för att använda de elastiska elektroderna, även om nanotrådarna är delvis trasiga. Dock, Att skapa ett nätverk med hög densitet minskar transparensen avsevärt och gör det mycket utmanande att tillverka en mycket transparent elektrod som kan sträckas och transformeras med både transparens och konduktivitet.

KIST-forskargruppen, ledd av Dr Sang-Soo Lee och Dr Jeong Gon Son, har utvecklat en ny process för att bilda ett strukturellt töjbart nanotrådnätverk genom att bringa nanotrådsnätverken i kontakt med lösningsmedel för att övervinna problemet med nanotrådsbrott och skador när det försträckta substratet slappnar av. När lösningsmedlen placeras på nanotrådnäten, de blir blöta, och det finns mindre friktionsmotstånd mellan de enskilda nanotrådarna. Särskilt, varje silver nanotråd kan bearbetas i vatten och omarrangeras till en böjd nanotrådstruktur med en stor krökningsradie, så att en struktur som stabilt kan sträckas kan realiseras. Eftersom nanotrådarna inte upplever några instabila förhållanden, det finns inga sprickor i nanotrådnätverket eller avskalning av nanotrådslager.

Genom att tillverka ett silver nanotrådnät på detta sätt, forskargruppen kunde sträcka substratet och dess nanotrådar med minst 50 % av den ursprungliga längden, stabilt bibehålla transparens och konduktivitet i cirka 5, 000 stretching-avslappnande cykler. Teamet fann också att denna typ av material kunde tillverkas med en billig och miljövänlig process som använder etanol och vatten som lösningsmedel.

KIST-forskargruppen använde sin nyutvecklade process för att bilda en vågig silver nanotråd nätverksfilm på ett substrat i storleken på ett A4-papper och lyckades skapa en töjbar och transparent display i storleken på en vuxens hand. This display maintained its constant luminescence efficiency despite the imposition of various mechanical deformations. Through testing, the team was able to prove the applicability of the new process to all displays that are transparent except for their electroluminescent layer.

Dr. Sang-Soo Lee at KIST said, "The stretchable and transparent electrodes made using wavy silver nanowire networks developed through this research have a high degree of electrical conductivity that is not changed by any deformation." KIST's Dr. Jeong Gon Son added, "Since the technology can be used for mass production, it is expected to have a great impact on markets related to wearable electronic devices, such as high-performance smart wear, and the medical equipment field."