一种基于银纳米线的高拉伸性导体制备方法

本实验的总体目标是提供一种简单的方法，用于制备适用于可拉伸电子器件的高拉伸性导体。该方法有助于解决可拉伸电子器件发展中的关键问题，例如导体连接的力学性能。该技术的主要优势在于其制备过程简单。

此外，导体制造过程中所用的银量可大幅减少。首先，准备 10 毫升新鲜的水相硝酸银溶液，其中 DEA 与之按 1:1 的体积比混合。接下来，制备可拉伸的导电薄膜。

首先，通过将2毫升0.5%的银纳米线异丙醇溶液稀释到18毫升水中来制备银纳米线墨水。将此混合物超声处理30秒。接着，使用移液器将16毫升该混合物转移至喷笔中。

将装填好的喷笔安装到计算机控制的机器人上。然后，在加热的喷笔涂布平台上排列八块玻璃矩形，覆盖一个4厘米×5厘米的区域。使用耐热胶带将载玻片固定到位。

然后，将载物台温度设为 100 摄氏度，将喷笔气压设为 3 巴。接着，在机器人控制软件的命令栏中，选择画笔运动命令序列。随后输入必要的参数以完成自动喷涂程序，并运行该程序。

更多细节请参阅文字版实验方案。在玻璃表面喷涂后，将银纳米线薄膜置于加热板上，在 120 摄氏度下烘烤 10 分钟。烘烤完成后，将 400 微升制备好的银前驱体墨水浇铸在薄膜上。

然后将薄膜置于设定为 100 摄氏度的加热板上烘烤 40 分钟。随后，用去离子水小心冲洗涂层，以去除未反应的化学残留物。接着，将涂覆的薄膜空气干燥。

下一步是将200微升水性聚氨酯乳液浇铸到银纳米复合薄膜上。然后让薄膜在空气中干燥10小时，使其完全固化。完全固化后，用镊子将样品从玻璃上剥离下来，并进行后续测试。

首先，执行拉伸测试。先预热线性电机驱动平台。然后，在平台的软件控制界面中，将电机的移动步数设置为8000步。

然后，点击舞台控制软件中的 X+，移动移动舞台，直到其接触到固定舞台。接触后，在舞台控制软件中点击“设置 0”。接着，点击 X- 使移动舞台向后移动。

移动平台，使两个平台之间形成一厘米的间隙。现在，使用金属夹具将样品固定在间隙上方。这样就形成了一个可测试的 1×1 厘米的区域。

接下来，将鳄鱼夹连接到数字万用表上，并记录测试区域的电阻。然后，将电机移动步数设置为800，点击X轴移动按钮，使移动平台远离固定平台一毫米，从而在样品上产生10%的应变。产生10%应变后，记录电阻值。

重复此步骤，直到电阻显著增加，这可能需要施加高达150%的应变。然后，继续测试下一个样品或进行下一项测试。接下来，进行稳定性测试。测试装置与拉伸测试类似，但在此测试中，需将万用表连接至计算机，以便计算机记录数据。

在阶段控制软件中输入循环次数，然后单击程序面板上的“运行 1 2 3”以执行稳定性测试。这将使移动平台做往复运动以拉伸样品，拉伸循环呈三角波形式。最后的测试是LED照明测试。

按照之前的方法设置测试材料，并将有线支架与 LED 和电源串联连接。然后，将电源电压从零逐渐增加至九伏。此时 LED 应该会被点亮。

然后，在软件中创建应变，方法与应变测试相同，直至LED变暗。一旦样品通过所有这些测试，即可认为其在可拉伸电子器件应用中具有有效的导电性。化学焊接处理后银纳米线薄膜的形貌显示，再生的银纳米颗粒优先在银纳米线表面生长，并包裹在纳米线与纳米线的连接处。

对未焊接和已焊接的含不同量银纳米线的薄膜施加了拉伸应变。当施加低于120%的应变时，两者的方块电阻均低于100欧姆。该复合型可拉伸导电薄膜在此动态变形过程中表现出优异的机械稳定性。

当以快速应变速率对薄膜施加三角波形拉伸循环时，在50%的应变幅度下未观察到明显的电阻变化。当应变幅度达到100%时，峰值电阻随脉动循环而增加。脉动停止后，薄膜的电阻恢复至原始值。该方法可制备出高拉伸性导体，为下一代可拉伸电子器件提供高效的互连材料。