シルバーナノワイヤーと伸縮性の高い導体の製造方法

サマリー

単純な合成方法を使用して、銀ナノワイヤ薄膜を化学的にはんだ付けし、伸縮性が高く導電性の高い金属導体を作製します。

要約

伸縮性エレクトロニクスは、次世代の電子用途のためのキーテクノロジーとして識別されます。伸縮性電子デバイスの製造における課題の一つは、優れた機械的安定性を有する伸縮性導体の製造です。本研究では、化学的に銀ナノワイヤー（AgNW）ネットワークとの間の接触点をはんだ付けするための簡単​​な製造方法を開発しました。 AgNWナノメッシュは、第一のスプレーコーティング法を介してスライドガラス上に堆積させました。銀ナノ粒子（AgNPs）前駆体から成る反応性インクはAgNW薄膜をスプレーコーティングの上に適用しました。 40分間加熱した後、AgNPsを優先AgNWナノメッシュをはんだ付けするナノワイヤ接合部に生成し、導電ネットワークを強化しました。化学的に修飾されたAgNW薄膜は、その後、キャスト法により、ポリウレタン（PU）基板に移しました。 PU上のはんだ付けAgNW薄膜は伸張またはローランの下での電気伝導度に明らかな変化を示さありませんでした伸びグラムプロセスは、120％までの株。

概要

大きな伸縮性のある変形可能な電子機器は、次の世代のウェアラブルと携帯用電子機器の実現に不可欠な部品として同定されている^。1これら伸縮性電子デバイスは、プラスチックシート上のものの電子デバイスとして大きな柔軟性を示す^2、3だけでなく、優れた展示だけでなく、延伸条件やひねり厳しい下のパフォーマンス^。4大変形下での優れた電気的性能と伸縮性エレクトロニクス、材料を実現するためには必要とされています。材料科学の最近の進歩は、このような機能性材料を合成する可能性を示しており、複雑な形状の変形に大きな耐性を有する伸縮性光電子デバイス^5-9を設計するためにそれらを使用しています。全ての電子機能材料の中では、伸縮性の導体は、これらの光電子デバイスに電力を供給するために必要であり、従って、デバイス性能のために非常に重要です。金属またはインジウムスズ酸化物、大変形下での機械的ロバスト性の欠如のような規則的な導電性材料、ので、これらの材料で作られた相互接続は、プロセスの延伸下で良好な電気伝導性を発揮することができません。したがって、このようなカーボンナノチューブ、グラフェン^1、10またはAgNWs等の可撓性導電性材料の薄い層で覆われた弾性基質は^{、11-14は、優れた}伸縮性を有する導電体のために設計されています。そのため、高いバルク導電率の、AgNW薄膜はAgNW薄膜の¹³浸透ネット....

プロトコル

シルバー前駆体インクの調製

1. 3.15ミリリットルの脱イオン水にジエタノールアミン1.85グラム（DEA）を追加します。
2. 5ml中の硝酸銀の脱イオン水0.15グラムを溶かします。
3. 使用直前に10 mlの銀前駆体インクを持っている1体積比：1でDEAと硝酸銀水溶液を混合します。

伸縮性導電性薄膜の作製2。

1. AgNWインクの調製
   1. 18ミリリットルの脱イオン水とイソプロパノール0.5重量％のAgNWsの2ミリリットルを希釈します。
   2. 25℃で30秒間超音波浴中に配置します。
2. 自動スプレー塗装によりAgNW薄膜の作製
   1. 1×2.5センチメートル²に等しいサイズのピースにスライドし、標準的な顕微鏡をカットします。このサイズの16ガラス片を作製し、エタノール湿らせたレンズクリーニングティッシュでそれらを清掃してください。
   2. airbrの塗料カップに（部1から）転送16ミリリットルAgNWインクピペットでUSH。スプレー塗装用コンピュータ制御ロボットにエアブラシをマウントします。
   3. ステージ上で4×2の構成ではガラス片の8を配置し、耐熱テープで固定します。ステージ上のすべてのガラス基板の総....

結果

化学はんだ付け工程後AgNW薄膜の形態は、 図4Bに示されています。 AgNPsが優先AgNWsの表面に成長し、ワイヤ/ワイヤ接合部の上にラップ回収した。 図5は unsolderedとAgNWsの異なる量を含むはんだ付け薄膜に適用伸び株とシート抵抗の変化を示しています。化学はんだ付けプロセスの後、AgNW薄膜導体に関係なくAgNWsの噴霧量の、高ひずみ条件下で高い導電性を維持することができます。 120％以下の株が適用される場合の両方はんだ付けAgNW薄膜は100Ω/□以下のシート抵抗を示しています。複合伸縮性導電性薄膜は、動的変形過程における大きな機械的安定性を示す。 図6は、0の速いひずみ速度で三角波の伸長サイクル下に伸縮性導体の抵抗の変化を示す図 0.05 ^秒 -1。明らかな抵抗変化は、50％のひずみ振幅で観察されません。時歪み振幅が増加する100％ひずみに、ピーク抵抗が脈動サイクルの数と共に増加.......

ディスカッション

化学的なはんだ付けプロセスは、銀ナノワイヤとの間の接触を強化することができます。 図4bに示すように、ワイヤ/ワイヤ接合はAgNW薄膜スプレーコーティング上に、反応性の銀インクを塗布した後、銀で被覆されています。銀回収は、DEAの分解から発生するホルムアルデヒドに強く依存し、したがって、はんだ付けプロセスまたは銀の減少は温度上昇により加速することができる^。22 AgNWsの金属表面は、効果的な電子交換部位を提供するので、銀ナノ粒子が優先的にAgNW面に沿って減少しています、およびアマルガムコンタクトを形成するワイヤのワイヤ接合をオーバーラップします。この化学的なはんだ付けプロセスは、しかし、その後、過剰な反応性の溶液を除去するためのすすぎ工程を必要とします。一つは、乾燥前AgNWsとガラスの間の低い接着にゆっくりと慎重に半田AgNW薄膜を洗浄するために必要です。リンスおよび乾燥後、AgNW薄膜とすることができます簡単キャスト・アンド・剥離法によりPUに転送されます。ガラスの上に金型やスペーサーを使用すると、1にも簡単に複合伸縮性導体にPU層の厚さを調整することができます。

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材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
銀ナノワイヤー	Sigma-Aldrich	778095-25ML	AgNW、直径120 nm、長さ20-50 mm、IPA中0.5 wt%
硝酸銀結晶	Macron Fine Chemicals	MK216903
ジエタノールアミン	Sigma-Aldrich	D8885-500G
ポリウレタンエマルジョン	ファーストケミカル	20130326036	35 wt% 水性アニオン性ポリエステル-ポリウレタンエマルジョン
エアブラシ	台湾エアブラシ&機器	AFCセンサー
卓上ロボット	ディスペンサーテック	DT-200
デジタルディスペンサーコントローラー	Dispenser Tech	9000E
自動スプレープログラム	ディスペンサーテック	スマートロボット編集 version 3.0.0.5
エアコンプレッサー	プーマ インダストリアル	NCS-10
リニア電動ステージ	TANLIAN E-O	カスタマイズ
ステージ制御ソフトウェア	TANLIAN E-O	カスタマイズ
デジタルマルチメーター	HILA INTERNATIONAL	DM-2690TU
デジタルマルチメーターソフトウェア	HILA INTERNATIONAL	NA
電源	CHERN TAIH	CT-605
LED	PCホーム	M08330766	http://www.pcstore.com.tw/sun-flower/M08330766.htm