Исследователи из UNIST разработали простой, но эффективный метод замены изолирующего покрытия, известного как поливинилпирролидон (ПВП), которым покрыты серебряные нанопроволоки (AgNW), что позволяет значительно улучшить электрическую проводимость и повысить долговечность. Это нововведение открывает путь для создания гибких, складных и рулонируемых электронных устройств с использованием прозрачных электродов из AgNW.
Профессор Тхэ-Хюк Квон из химического факультета UNIST в сотрудничестве с д-ром Джи Хун Со из Корейского научно-исследовательского института электроэнергетики (KEPRI), профессором ЫнЭ Чо из KAIST и профессором Санг-Воном Парком из Университета Сувон разработали процесс нанесения покрытия методом центрифугирования из раствора для замены традиционного изолирующего покрытия PVP на AgNW. Этот подход одновременно улучшает производительность и долговечность.
Серебряные нанопроволоки — это металлические нити, в тысячи раз тоньше человеческого волоса, которые образуют сеть, проводящую электричество и пропускающую свет. Они идеально подходят для использования в качестве прозрачных электродов в гибких электронных устройствах. Однако во время изготовления для стимулирования роста нанопроволок используется ПВП, который покрывает их поверхности. К сожалению, ПВП также действует как изолятор, препятствуя эффективной электрической проводимости и увеличивая общее сопротивление электрода.
Исследовательская группа разработала метод лёгкой замены ПВП на этиленгликоль (ЭГ) с использованием простого процесса нанесения покрытия из раствора. Погружая AgNW в раствор ЭГ и быстро вращая их, можно эффективно удалить покрытие из ПВП, что позволяет сформировать новый проводящий слой. Этот слой не только улучшает электрические пути, но и защищает нанопроволоки от влаги и повышает прозрачность.
Статья опубликована в журнале Angewandte Chemie International Edition.
Профессор Квон объяснил: «Мы рассмотрели различные физико-химические свойства, такие как вязкость, летучесть и способность к образованию водородных связей у потенциальных замещающих лигандов. Этот комплексный подход позволил нам разработать эффективную технику обмена лигандами».
Замена ПВП привела к снижению электрического сопротивления на 43%, почти удвоив проводимость. Более того, модифицированные электроды сохраняли высокие характеристики даже в жёстких условиях — при температуре 85 °C и влажности 85 % — и показали небольшое увеличение светопропускания, что позволило производить более яркие и прозрачные электроды.
Используя эти улучшенные электроды, команда изготовила прозрачные нагреватели, которые продемонстрировали более чем на 35 % более высокую эффективность нагрева по сравнению с обычными нагревателями из AgNW. Благодаря более низкому сопротивлению эти нагреватели достигали температуры 140–145 °C всего за шесть минут после включения, превысив предыдущий максимум в 102 °C.
Д-р Со из KEPRI заявил: «Хотя традиционные силовые кабели защищены внешней изоляцией для обеспечения электрической стабильности, изолирующее покрытие PVP на AgNW создавало проблему, увеличивая сопротивление. Новый метод обмена лигандами предлагает простое, масштабируемое решение без сложной обработки или высокотемпературных обработок. Эта технология имеет большой потенциал для применения в гибких дисплеях, носимых датчиках, электронной бумаге и прозрачных нагревательных устройствах в электронике нового поколения».
Предоставлено Улсan National Institute of Science and Technology.