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Engineering

रजत nanowires के साथ उच्च स्केलेबल कंडक्टर के लिए एक निर्माण विधि

Published: January 21, 2016 doi: 10.3791/53623
Automatic Translation
1, 1, 1
1Department of Chemical Engineering, National Taiwan University

Abstract

स्केलेबल इलेक्ट्रॉनिक्स अगली पीढ़ी में इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों के लिए एक महत्वपूर्ण प्रौद्योगिकी के रूप में पहचाने जाते हैं। Stretchable इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के निर्माण में चुनौतियों में से एक महान यांत्रिक स्थिरता के साथ stretchable कंडक्टर की तैयारी है। इस अध्ययन में, हम रासायनिक चांदी nanowire (AgNW) नेटवर्क के बीच संपर्क अंक मिलाप के लिए एक सरल निर्माण विधि विकसित की है। AgNW Nanomesh पहला स्प्रे कोटिंग विधि के माध्यम से एक गिलास स्लाइड पर जमा किया गया था। चांदी nanoparticle (AgNPs) व्यापारियों से बना एक प्रतिक्रियाशील स्याही AgNW पतली फिल्मों में लिपटे स्प्रे पर लागू किया गया था। 40 मिनट के लिए गर्म करने के बाद, AgNPs अधिमान्यतया AgNW Nanomesh मिलाप के लिए nanowire जंक्शनों पर उत्पन्न, और आयोजन नेटवर्क को मजबूत बनाया गया था। रासायनिक संशोधित AgNW पतली फिल्म तो polyurethane (पु) विधि कास्टिंग द्वारा substrates के लिए स्थानांतरित किया गया था। पु पर soldered AgNW पतली फिल्मों खींच या Rollin के तहत विद्युत चालकता में कोई स्पष्ट बदलाव का प्रदर्शनबढ़ाव के साथ छ प्रक्रिया 120% तक उपभेदों।

Introduction

बड़े खिंचाव के साथ विरूप्य इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों अगली पीढ़ी में पहनने योग्य और पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स की प्राप्ति के लिए महत्वपूर्ण भागों के रूप में पहचान की गई है। 1 उन stretchable इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के उत्कृष्ट प्रदर्शन कर भी प्लास्टिक शीट, 2, 3 पर उन इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के रूप में महान लचीलापन दिखा, लेकिन न केवल गंभीर खींच या घुमा शर्तों के तहत प्रदर्शन। 4 stretchable इलेक्ट्रॉनिक्स, बड़े विरूपण के तहत महान बिजली के प्रदर्शन के साथ सामग्री की जरूरत है एहसास करने के लिए। भौतिक विज्ञान में हाल की प्रगति ऐसे कार्यात्मक सामग्री के संश्लेषण के लिए संभावना से पता चला है और जटिल आकार विकृतियों को महान सहिष्णुता के साथ stretchable optoelectronic उपकरणों 5-9 डिजाइन करने के लिए उन्हें इस्तेमाल किया है। सभी इलेक्ट्रॉनिक कार्यात्मक सामग्री के अलावा, stretchable कंडक्टर उन optoelectronic उपकरणों के लिए बिजली की आपूर्ति करने के लिए जरूरी हैं और इस तरह की डिवाइस प्रदर्शन के लिए महत्वपूर्ण महत्व के हैं।धातु या इंडियम टिन ऑक्साइड, बड़े विरूपण के तहत यांत्रिक मजबूती की कमी की तरह नियमित रूप से आयोजन सामग्री, क्योंकि, इन सामग्रियों से बने interconnects प्रक्रिया खींच के तहत अच्छा विद्युत चालकता प्रदर्शन करने में असमर्थ हैं। इस प्रकार, जैसे कार्बन नैनोट्यूब, 1 की graphene, 10 या AgNWs के रूप में लचीला प्रवाहकीय सामग्री की एक पतली परत के साथ कवर लोचदार substrates, 11-14 उत्कृष्ट खिंचाव के साथ कंडक्टर के लिए तैयार कर रहे हैं। क्योंकि उच्च थोक चालकता, AgNW पतली फिल्मों को प्रभावी ढंग से महान विद्युत चालकता के साथ इस प्रक्रिया को खींच में बड़े लोचदार विकृतियों को समायोजित कर सकते हैं। समग्र stretchable कंडक्टर के लिए सबसे होनहार सामग्री होने के लिए AgNW पतली फिल्मों के 13 percolating नेटवर्क दिखाया गया है, और माना जाता है एक होनहार stretchable इलेक्ट्रोड उम्मीदवार। Stretchable कंडक्टर के रूप में AgNW पतली फिल्मों को लागू करने के लिए, यह AgNWs के बीच प्रभावी बिजली के संपर्क के लिए आवश्यक है। तरल बयान के बादसब्सट्रेट सतहों पर घ सुखाने, AgNWs नियमित रूप से बड़े बिजली के प्रतिरोध में निकलेगा जो ढीला संपर्क अंक के साथ एक percolating जाल फार्म एक साथ हो चुकी है। इस प्रकार, एक संपर्क प्रतिरोध को कम करने के लिए उच्च तापमान या उच्च दबाव annealing के तरीकों 15-20 से nanowires के बीच संपर्कों को पानी रखना चाहिए।

साहित्य में इन annealing प्रक्रियाओं के विपरीत, यहाँ, हम नियमित रूप से प्रयोगशाला परिस्थितियों में AgNW नेटवर्क कनेक्शन पानी रखना एक साधारण रासायनिक विधि का प्रदर्शन करेंगे। 21 निर्माण की प्रक्रिया चित्रा -4 ए में दिखाया गया है। एक प्रतिक्रियाशील स्याही स्प्रे एक गिलास प्लेट पर लेपित AgNW पतली फिल्मों सिंटर के लिए इस्तेमाल किया जाता है। प्रतिक्रिया के बाद, nanowires के बीच संपर्कों को चांदी के साथ कवर कर रहे हैं और इसलिए AgNW नेटवर्क एक साथ रासायनिक soldered है। एक डाली और छील विधि तो कोई स्पष्ट बदलाव प्रदर्शन कर सकते हैं, जो एक समग्र कंडक्टर, फार्म के लिए एक स्केलेबल पु सब्सट्रेट करने के लिए soldered AgNW नेटवर्क हस्तांतरण करने के लिए प्रयोग किया जाता है मैंयहां तक ​​कि 120% की बड़ी तन्यता तनाव में एन विद्युत चालकता।

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Protocol

रजत अग्रदूत साबित इंक के 1. तैयारी

  1. पानी विआयनीकृत 3.15 मिलीलीटर में Diethanolamine की 1.85 ग्राम (डीईए) जोड़ें।
  2. पानी विआयनीकृत 5 मिलीलीटर में सिल्वर नाइट्रेट की 0.15 ग्राम भंग।
  3. सही उपयोग करने से पहले 10 मिलीलीटर चांदी अग्रदूत स्याही है की एक मात्रा अनुपात: एक 1 पर डीईए के साथ जलीय चांदी नाइट्रेट समाधान मिलाएं।

स्केलेबल प्रवाहकीय फिल्मों की पतली 2. निर्माण

  1. AgNW स्याही की तैयारी
    1. पानी विआयनीकृत 18 मिलीलीटर के साथ isopropanol में 0.5% wt AgNWs के 2 मिलीलीटर पतला।
    2. 25 डिग्री सेल्सियस पर 30 सेकंड के लिए अल्ट्रासोनिक स्नान में जगह है।
  2. ऑटो स्प्रे कोटिंग द्वारा AgNW पतली फिल्मों के निर्माण
    1. मानक माइक्रोस्कोप 1 × 2.5 सेमी 2 के बराबर आकार के टुकड़ों में स्लाइड कट। इस आकार के 16 कांच के टुकड़े को तैयार है और इथेनॉल गीला लेंस सफाई ऊतक के साथ उन्हें साफ।
    2. Airbr का रंग कप में (खंड 1 से) स्थानांतरण 16 मिलीलीटर AgNW स्याहीएक विंदुक के साथ Ush। स्प्रे कोटिंग के लिए एक कंप्यूटर नियंत्रित रोबोट पर एयरब्रश माउंट।
    3. मंच पर एक 4 × 2 व्यवस्था में कांच के टुकड़े के 8 जगह और गर्मी प्रतिरोधी टेप के साथ उन्हें ठीक। मंच पर सभी कांच substrates के कुल क्षेत्रफल 4 × 5 सेमी 2 है।
    4. उधर, तीन बार में काम के दबाव और हीटिंग मंच तापमान सेट और 100 डिग्री सेल्सियस।
    5. रोबोट नियंत्रण सॉफ्टवेयर खोलें। "कमांड" कॉलम के तहत ब्रश गति आदेश के अनुक्रम का चयन करने के लिए क्लिक करें। आवश्यक इनपुट पैरामीटर्स में टाइप 1 चित्र में दिखाया गया है। ऑटो छिड़काव कार्यक्रम को पूरा कार्यक्रम चलाने के लिए।
      नोट: "रेखा स्पीड" कमांड 200 मिमी / सेकंड पर एयरब्रश साथी बना देता है। लंबे पक्ष की दिशा और दो स्ट्रोक के बीच अंतरिक्ष के साथ मंच चाल 5 मिमी है, जबकि "ब्रश क्षेत्र" कमांड करके, एयरब्रश कांच के अध सरणी से कम पक्ष की दिशा में आगे और पीछे ले जाता है। "रेखा प्रारंभ" और "लिनई अंत "आदेशों ऑटो छिड़काव आपरेशन के शुरू और अंत अंक के पदों को निर्धारित करते हैं। उनमें से पदों के मंच पर कांच के अध सरणी की स्थिति पर निर्भर करते हैं।" प्वाइंट रुको "कमांड 20 सेकंड के एक समय के इंतजार में सेट प्रत्येक ऑटो छिड़काव चक्र के अंत। कमांड कई स्प्रे चक्र में सक्षम बनाता है और ऑटो छिड़काव चक्रों की संख्या 15 गुना है। आदेशों की अधिक विस्तृत निर्देश निर्माता प्रोटोकॉल में पाया जा सकता है "पाश पता"।
    6. 30 बार में ऑटो छिड़काव चक्रों की संख्या बदलें। 30 छिड़काव चक्र का AgNW पतली फिल्मों के निर्माण के लिए 2.2.5 - दोहराएँ 2.2.3 कदम।
    7. स्प्रे कोटिंग के बाद, 10 मिनट के लिए 120 डिग्री सेल्सियस पर एक गर्म थाली पर चांदी nanowire पतली फिल्मों सेंकना।
  3. रासायनिक टांका लगाने की प्रक्रिया
    1. कांच सब्सट्रेट पर प्रत्येक स्प्रे लेपित चांदी nanowire पतली फिल्म पर चांदी अग्रदूत स्याही के 400 μl डाली।
    2. 100 & पर एक गर्म थाली पर फिल्मों सेंकना# 176; सी 40 मिनट के लिए।
    3. Unreactive रासायनिक अवशेषों को हटाने के लिए विआयनीकृत पानी के साथ सावधानी से प्रतिक्रियाशील कोटिंग्स कुल्ला और लेपित फिल्मों हवा सूखी।
  4. कास्ट-छीलने प्रक्रिया
    1. कांच सब्सट्रेट पर प्रत्येक चांदी नैनो समग्र पतली फिल्म पर 200 μl व्यावसायिक रूप से उपलब्ध पानी आधारित पु पायस डाली।
    2. पूर्ण सम्पिण्डन सुनिश्चित करने के लिए 10 घंटे के लिए फिल्मों हवा शुष्क।
    3. मुक्त खड़े समग्र फिल्मों के रूप में कांच substrates से नमूने दूर छील।

3. विशेषता

  1. टूटती परीक्षण
    1. रेखीय मोटर चालित मंच पर मुड़ें और मशीन को गर्म करने के लिए 10 मिनट तक प्रतीक्षा करें।
    2. मंच नियंत्रण सॉफ्टवेयर खोलें। 8000 के रूप में मोटर के चलते कदम की संख्या निर्धारित करें। यह तय चरण छू तक मोबाइल चरण स्थानांतरित करने के लिए मंच नियंत्रण सॉफ्टवेयर में "एक्स" क्लिक करें और टी की स्थिति सेट करने के लिए "0 सेट" पर क्लिक करेंमंच नियंत्रण सॉफ्टवेयर में शून्य के रूप में वह मोबाइल मंच।
      नोट: मोबाइल चरण मोटर से एक कदम में 0.००१२५ मिमी बढ़ता रहता है। मोटर 8,000 कदम चलता रहता है, तो उदाहरण के लिए, मोबाइल चरण 1 सेमी से चलता है। के धन चिह्न "एक्स" इसका मतलब है कि "एक्स" के नकारात्मक संकेत निश्चित मंच से दूर जा रहा मतलब है, जबकि तय मंच के करीब पहुंच की दिशा में मोबाइल चरण चलता रहता है।
    3. मोबाइल और फिक्स्ड मंच के बीच में 1 सेमी जगह छोड़ने के लिए मोबाइल चरण स्थानांतरित करने के लिए "एक्स" पर क्लिक करें। चरणों पर वायर्ड धारकों के साथ नमूना के दोनों सिरों को सुरक्षित करो। इस प्रकार, नमूना के खींच क्षेत्र 1 × 1 2 सेमी है। मशीन खींच के सेटअप चित्रा 2 में दिखाया गया है।
    4. प्रतिरोध माप के लिए डिजिटल मल्टीमीटर से कनेक्ट करने के लिए, चरण धारकों (चित्रा 2) करने के लिए तारों के तारों के दूसरे छोर हैं जो मगरमच्छ क्लिप, का प्रयोग करें।
    5. बढ़ के लिए 800 पर क्लिक करें "एक्स" के रूप में मोटर के चलते कदम की संख्या सेट करेंई तय मंच से मोबाइल चरण 1 मिमी (10% तनाव) नमूना खिंचाव और प्रतिरोध रिकॉर्ड करने के लिए। प्रतिरोध काफी (~ 150% तनाव) बढ़ जाती है जब तक इस चरण को दोहराएँ।
  2. स्थिरता परीक्षण
    1. 3.1.4 - कदम 3.1.2 के रूप में परीक्षा की तैयारी।
    2. डिजिटल मल्टीमीटर सॉफ्टवेयर खोलें। कंप्यूटर के लिए डिजिटल मल्टीमीटर कनेक्ट करें। लांग प्रेस एक कंप्यूटर आइकन तक डिजिटल मल्टीमीटर पर "रिलायंस एनर्जी Δ" बटन डिजिटल मल्टीमीटर निगरानी के ऊपरी बाएँ कोने में दिखाई देता है। डिजिटल मल्टीमीटर सॉफ्टवेयर में "यूएसबी कनेक्शन" क्लिक करें और सॉफ्टवेयर मापा प्रतिरोध रिकॉर्ड करने के लिए शुरू होता है।
    3. 3 चित्र में दिखाया के रूप में मंच नियंत्रण सॉफ्टवेयर का कार्यक्रम पैनल में इनपुट क्षेत्रों में आदेशों दर्ज कमांड। ": यू-4000" ": U4000" का अर्थ तय मंच से 4,000 कदम दूर है, जबकि आदेश मोबाइल चरण स्थानांतरित करने के लिए इसका मतलब है 4,000 कदम वापस मोबाइल चरण स्थानांतरित करने के लिएनिश्चित मंच (50% तनाव के लिए 4,000, 100% तनाव के लिए 8000) के लिए। खींच चक्रों की संख्या 15 गुना है। मोबाइल मंच के डिफ़ॉल्ट गति 1 मिमी / सेकंड है।
    4. स्वत: कार्यक्रम पर अमल करने के लिए मंच नियंत्रण सॉफ्टवेयर का कार्यक्रम पैनल में "भागो 123" पर क्लिक करें। एक घूमकर गति में मोबाइल चरण चाल त्रिकोणीय तरंग के बढ़ाव के चक्र के साथ नमूना फैलाने के लिए।
    5. एक .xls फ़ाइल के रूप में प्रतिरोध प्रतिक्रिया प्रोफाइल के डेटा मल्टीमीटर सॉफ्टवेयर में आइकन बचाने के लिए और निर्यात क्लिक करें।
  3. एलईडी प्रकाश व्यवस्था के परीक्षण
    1. 3.1.3 - कदम 3.1.2 के रूप में परीक्षा की तैयारी। एक एलईडी और एक बिजली की आपूर्ति के साथ श्रृंखला में तार धारकों कनेक्ट करें।
    2. बिजली की आपूर्ति चालू करें। एलईडी लाइट के लिए 9 वी करने के लिए वोल्टेज बढ़ाएँ।
    3. नमूना खिंचाव और एलईडी की चमक को रिकॉर्ड करने के लिए एक तस्वीर लेने के लिए तय मंच से दूर मोबाइल चरण 1 मिमी (10% तनाव) को स्थानांतरित करने के लिए "एक्स" पर क्लिक करें। जब तक इस चरण को दोहराएँएलईडी की रोशनी मंद हो जाता है। तस्वीरें लेने जबकि कैमरे के ऑटो जोखिम बंद कर दिया जाना चाहिए कि सावधान रहें।

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Representative Results

रासायनिक टांका प्रक्रिया के बाद AgNW पतली फिल्म की आकृति विज्ञान चित्रा 4 बी में दिखाया गया है। बरामद AgNPs अधिमान्यतया AgNWs की सतह पर आगे बढ़ने और तार / तार जंक्शनों के ऊपर लपेट। 5 unsoldered और AgNWs के विभिन्न राशि युक्त soldered पतली फिल्मों के लिए आवेदन किया है बढ़ाव उपभेदों के साथ चादर प्रतिरोध में भिन्नता से पता चलता है। रासायनिक टांका लगाने की प्रक्रिया के बाद, AgNW पतली फिल्म कंडक्टर की परवाह किए बिना AgNWs का छिड़काव राशि का, उच्च तनाव की स्थिति के तहत उच्च चालकता बनाए रख सकते हैं। 120% से नीचे उपभेदों लागू कर रहे हैं जब दोनों soldered AgNW पतली फिल्मों 100 Ω / वर्ग नीचे चादर प्रतिरोध दिखा। समग्र stretchable का आयोजन पतली फिल्मों गतिशील विरूपण प्रक्रिया में बड़ी यांत्रिक स्थिरता दिखा। 6 0 की एक तेजी से तनाव की दर पर एक त्रिकोणीय तरंग के बढ़ाव चक्र के तहत stretchable कंडक्टर का प्रतिरोध विविधताओं से पता चलता है 0.05 सेकंड -1। कोई स्पष्ट प्रतिरोध परिवर्तन 50% के एक तनाव आयाम के साथ मनाया जाता है। 100% तनाव के तनाव आयाम बढ़ जाती है, शिखर प्रतिरोध धड़कन चक्रों की संख्या, और धड़कन बंद होने के बाद मूल मूल्य के लिए फिल्म रिटर्न के प्रतिरोध के साथ बढ़ जाती है। चित्रा 7 रासायनिक soldered पतली फिल्मों का एक इलेक्ट्रॉनिक आवेदन को दर्शाता ।

आकृति 1
चित्रा 1. रोबोट नियंत्रण सॉफ्टवेयर का स्क्रीनशॉट। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र 2
चित्रा 2. मशीन विन्यास टूटती। ve.com/files/ftp_upload/53623/53623fig2large.jpg "लक्ष्य =" _blank "> यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र तीन
चित्रा 3. चरण नियंत्रण सॉफ्टवेयर का स्क्रीनशॉट। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 4
आकृति में संकेत के रूप में अत्यधिक stretchable और प्रवाहकीय धातु कंडक्टर के लिए निर्माण की प्रक्रिया की चित्रा 4. योजनाबद्ध आरेख। (ए) के नमूने तैयार कर रहे हैं। पु सब्सट्रेट करने के लिए स्थानांतरित किया जा रहा से पहले रासायनिक soldered AgNW पतली फिल्म (बी) SEM छवियों। 53623fig4large.jpg "लक्ष्य =" _blank "> यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 5
विभिन्न छिड़काव AgNW साथ unsoldered और soldered AgNW पतली फिल्मों की बिजली resistances के चित्रा 5. टूटती परीक्षण। तुलना खींच शर्तों के तहत बराबर है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 6
6. स्थिरता परीक्षण चित्रा। त्रिकोणीय तरंग के बढ़ाव चक्र के तहत फिल्मों खींच के प्रतिरोध प्रतिक्रिया प्रोफाइल। धमाकेदार तनाव दर 10 सेकंड है -1। परीक्षण नमूना 15 छिड़काव के चक्र के साथ AgNW पतली फिल्मों से बनाया गया है।एस / ftp_upload / 53,623 / 53623fig6large.jpg "लक्ष्य =" _blank "> यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 7
विभिन्न तनाव की शर्तों के तहत एक stretchable कंडक्टर के साथ जुड़े हुए एलईडी प्रकाश की चित्रा 7. वीडियो। बढ़ाकर कंडक्टर की वजह से एलईडी की चमक बदलने के आंकड़े में दिखाया गया है। परीक्षण नमूना 15 छिड़काव के चक्र के साथ AgNW पतली फिल्मों से बनाया गया है। (राइट डाउनलोड करने के लिए क्लिक करें)

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Discussion

रासायनिक टांका प्रक्रिया चांदी nanowires के बीच संपर्क को मजबूत बनाने में मदद कर सकते हैं। चित्रा 4 बी में दिखाया गया है, तार / तार जंक्शनों AgNW पतली फिल्म लेपित स्प्रे पर प्रतिक्रियाशील चांदी स्याही लगाने के बाद चांदी के साथ कवर कर रहे हैं। चांदी वसूली डीईए गिरावट से उत्पन्न फॉर्मेल्डीहाइड पर दृढ़ता से निर्भर करता है, और इस तरह टांका लगाने की प्रक्रिया या चांदी कमी तापमान में वृद्धि के साथ तेजी से किया जा सकता है। 22 AgNWs की धातु सतहों प्रभावी इलेक्ट्रॉन विनिमय साइटों प्रदान करते हैं क्योंकि, चांदी नैनोकणों अधिमान्यतया AgNW सतहों साथ कम कर रहे हैं और एकीकृत संपर्कों के लिए फार्म का तार-तार जंक्शनों के ऊपर लपेट। इस रसायन टांका लगाने की प्रक्रिया, हालांकि, बाद में अत्यधिक प्रतिक्रियाशील समाधान निकालने के लिए एक rinsing प्रक्रिया की जरूरत है। एक कारण सूखने से पहले AgNWs और कांच के बीच कम आसंजन करने के लिए धीरे धीरे और सावधानी से मिलाप AgNW पतली फिल्मों कुल्ला करने की जरूरत है। Rinsing और सूखने के बाद, AgNW पतली फिल्मों हो सकता हैआसानी से डाली और छील विधि द्वारा पु करने के लिए स्थानांतरित कर दिया। कांच के शीर्ष पर एक मोल्ड या स्पेसर के साथ, एक भी आसानी से मिश्रित stretchable कंडक्टर में पु परतों की मोटाई समायोजित कर सकते हैं।

समग्र stretchable कंडक्टर की परवाह किए बिना स्प्रे लेपित AgNWs की मात्रा के उच्च तनाव की स्थिति में महान विद्युत चालकता दिखा। मजबूती से शामिल हो गए nanowire संपर्क का एक परिणाम के रूप में, AgNW नेटवर्क खींच शर्तों के तहत भी बरकरार है और महान इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण रास्तों प्रदान करते हैं। चित्रा 5 में दिखाया गया है कंडक्टर के बढ़ाव unsoldered तार-तार जंक्शनों की अव्यवस्था की ओर जाता है और AgNW नेटवर्क की प्रवाहकीय रास्तों को कम करने की वजह से लागू किया उपभेदों में वृद्धि के रूप में, unsoldered stretchable कंडक्टर की चादर प्रतिरोध तेजी से वृद्धि हुई है। दूसरी ओर, टाँकों stretchable कंडक्टर की चादर प्रतिरोध कि कम चांदी nanopar का संकेत है, 120% की एक बड़ी तनाव पर ~ 100 Ω / वर्ग के रूप में के रूप में कम रहेगाticles AgNWs के बीच संपर्कों को पानी रखना और AgNW की अव्यवस्था जाल को रोकने के लिए AgNWs की कनेक्टिविटी बढ़ाने है। एक प्रभावी percolating AgNW नेटवर्क का गठन हो जाने के बाद, समग्र stretchable कंडक्टर की परवाह किए बिना जमा AgNW मात्रा के उच्च चालकता प्रदर्शन कर सकते हैं। चित्रा 5 में प्रतिरोध तनाव घटता में सबूत के रूप में, आधा AgNW राशि (15 बनाम 30 छिड़काव चक्र) के साथ stretchable कंडक्टर AgNWs की राशि रासायनिक बाद चालकता पर नगण्य असर पड़ता है यह दर्शाता है कि प्रक्रिया खींच के तहत लगभग एक ही विद्युत चालकता से पता चलता है टांका लगाने की। नतीजतन, एक भी कम AgNW राशि लेपित AgNW पतली फिल्मों रासायनिक टांका लगाने की प्रक्रिया से पहले प्रवाहकीय हैं प्रारंभिक स्प्रे के रूप में लंबे समय के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।

stretchable कंडक्टर भी तेजी से खींच दरों के साथ बड़ी गतिशील उपभेदों के तहत काफी अच्छा यांत्रिक स्थिरता दिखा। चित्रा 6 में दिखाया गया है, soldered AgNW जाल नेटवर्क रहनाएक 50% विरूपण की एक बड़ी तनाव के साथ एक त्रिकोणीय बढ़ाव चक्र लागू होता है जब बरकरार। इस प्रकार, stretchable कंडक्टर के बिजली के विरोध में 50% की एक स्थिर दबाव प्रतिरोध परिवर्तन (~ 4 Ω / वर्ग) के अनुरूप है जो ~ 5 Ω / वर्ग का एक बहुत ही छोटा सा बदलाव के साथ लगभग अपरिवर्तित रहता है। एक भी बड़े तनाव आयाम (100%) लागू किया जाता है हालांकि, जब बड़े प्रतिरोध भिन्नता धमाकेदार प्रक्रिया में AgNW नेटवर्क अखंडता में संरचनात्मक परिवर्तन का संकेत है, मनाया जाता है। गतिशील प्रतिरोध भिन्नता खींच स्थिर में उस से भी बड़ा है। गतिशील प्रतिरोध पहली शिखर पर 90 Ω / वर्ग है और गतिशील धड़कन में 400 Ω / वर्ग तक बढ़ जाती है, जबकि चित्रा 5 में डेटा के साथ तुलना में, स्थिर प्रतिरोध 100% तनाव में लगभग 25 Ω / वर्ग है। 100% की बड़ी तनाव में नमूना विसंगति betwee के लिए अग्रणी क्षतिग्रस्त हो सकती है गतिशील तनाव और soldered एजी nanowire नेटवर्क के कुछ संरचना को बनाए रखने नहीं कर सकतेn स्थिर और गतिशील उपभेदों के तहत चादर प्रतिरोध। शिखर प्रतिरोध होता है, जहां दिशा पराजयों, जबकि खींच इसके अलावा, एक तात्कालिक बड़े वेग त्वरण मोबाइल मंच द्वारा लागू किया जाता है और गतिशील शिखर प्रतिरोध में वृद्धि में प्रतिबिंबित जो आगे संरचनात्मक क्षति हो सकती है। इसके अलावा, स्थिर और गतिशील प्रतिरोध में अंतर के कुछ हिस्सों AgNWs और गतिशील उपभेदों के तहत पु substrates के बीच संभव अस्थायी dislocations से आ सकती है। प्रतिरोध धड़कन बंद होने के बाद मूल मूल्य के लिए देता है कि इस तथ्य से सबूत के रूप में उन अव्यवस्था, बहाल किया जा सकता है। इस प्रकार, प्रतिरोध परिवर्तन से बचने के लिए, एक हो ध्यान से आसंजन और यांत्रिक अनुकूलता AgNW के बीच जाल और लोचदार substrates का मूल्यांकन करने की जरूरत है।

stretchable कंडक्टर। कई इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों में एक आदर्श लोचदार interconnects के रूप में सीधे की सेवा समझ सकते हैं 7 गतिशील अवलोकन से पता चलता है जब एक stretChable कंडक्टर श्रृंखला में एक एलईडी के साथ जुड़ा हुआ है। एक निरंतर वोल्टेज के साथ आपूर्ति की है, जब एलईडी प्रकाश की चमक भी 110% अप करने के लिए एक तनाव के साथ लगभग अपरिवर्तित रहता है। यह संश्लेषित समग्र stretchable कंडक्टर आसानी लोचदार प्रवाहकीय पटरियों के रूप में किसी भी बिजली के उपकरणों में लागू किया जा सकता है। हालांकि, वास्तविक बिजली के उपकरणों, पूरा circuitry के लिए इलेक्ट्रोड पैटर्न छोटी एक की जरूरत में कार्यान्वयन और आगे के लिए। इस प्रकार, मुद्रण तकनीक के साथ stretchable सर्किट बनाने पर अधिक शोध अभी भी चल रहा है।

संक्षेप में, यह काम कम तापमान पर अत्यधिक stretchable कंडक्टर निर्माण करने के लिए एक सरल विधि प्रस्तुत करता है। पु पर रासायनिक soldered AgNW नेटवर्क पर्याप्त लोचदार उपभेदों को समायोजित करने और प्रक्रिया को खींच में उत्कृष्ट विद्युत चालकता के साथ ही यांत्रिक स्थिरता प्रदर्शन कर सकते हैं। इसके अलावा, रासायनिक soldered कंडक्टर मैं AgNWs की राशि की परवाह किए बिना लगभग समान बिजली और यांत्रिक प्रदर्शन दिखानेसामग्री कचरे में संभावित कमी ndicating। हम इस stretchable कंडक्टर सामग्री सीधे अगली पीढ़ी इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए, इस तरह के एलईडी और सौर कोशिकाओं के रूप में पहनने योग्य और stretchable optoelectronic उपकरणों में के रूप में प्रभावी interconnects, सेवा कर सकते हैं कि विश्वास करते हैं।

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
Silver nanowire Sigma-Aldrich 778095-25ML AgNW, 120 nm in diameter and 20-50 mm in length, 0.5 wt% in IPA
Silver nitrate crystal Macron Fine Chemicals MK216903
Diethanolamine Sigma-Aldrich D8885-500G
Polyurethane emulsion First Chemical 20130326036 35 wt% water-based anionic polyester-polyurethane emulsion
Airbrush Taiwan Airbrush & Equipment AFC-sensor 
Desktop robot Dispenser Tech DT-200 
Digital dispenser controller Dispenser Tech 9000E 
Auto-spraying program Dispenser Tech Smart robot edit version 3.0.0.5
Air compressor  PUMA Industrial NCS-10 
Linear motorized stage TANLIAN E-O Customized
Stage control software TANLIAN E-O Customized
Digital multimeter HILA INTERNATIONAL DM-2690TU
Digital multimeter software HILA INTERNATIONAL NA
Power supply CHERN TAIH CT-605
LED PChome M08330766 http://www.pcstore.com.tw/sun-flower/M08330766.htm

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References

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Chang, C. W., Chen, S. P., Liao, Y.… More

Chang, C. W., Chen, S. P., Liao, Y. C. A Fabrication Method for Highly Stretchable Conductors with Silver Nanowires. J. Vis. Exp. (107), e53623, doi:10.3791/53623 (2016).

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