五邑應(yīng)用物理與材料學(xué)院snte特攻隊(duì)結(jié)題報(bào)告

一、“省第四屆大學(xué)生材料創(chuàng)新大賽”結(jié)題報(bào)告請(qǐng)按二、格式要求：表格中的字體均為小四號(hào)宋體，1.5倍行 scut_cl中下載填寫(xiě)，并于2014年10月6日前發(fā)送到賽區(qū)執(zhí)委會(huì)工 +A隊(duì)）四、結(jié)題過(guò)程有不明事宜，請(qǐng)與大賽委員聯(lián)系： 二、課題研究中使用的具體材料：（含參閱的書(shū)籍 ，使用的檢 D.S.Hecht,L.B.HuandG.Irvin.Emergingtransparentelectrodesbasedonthinfiofcarbonnanotubes,graphene,andmetallicnanostructures.Adv.Mater.,2011,23:1482.K.Y.Yee,T.S.Sean,Y.T.Khok,etal.Low-temperaturesynthesisofindiumtinoxidenanowiresasthetransparentelectrodesfororganiclightemittingdevices.Nanotechnology,2012,23:025706.D.R.Cairns,R.P.Witte,D.K.Sparacin,etal.Strain-dependentelectrical oftin-dopedindiumoxideonpolymersubstrates.Appl.Phys.Lett.,2000,76:1425.E.Vitoratos,S.Sakkopoulos,E.Dalas,etal.ThermaldegradationmechanismsofPEDOT:PSS.Org.Electron.,2009,10:61.A.Reina,X.T.Jia,J.Ho,etal.Largearea,few-layergraphenefionarbitrarysubstratesbychemicalvapordeposition.NanoLett.,2009,9:30.J.Y.Lee,S.T.Connor,Y.Cui,etal.Solution-processedmetalnanowiremeshtransparentelectrodes.NanoLett.,2008,8:689.W.Gaynor,J.Y.LeeandP.Peumans.Fullysolution-processedinvertedpolymersolarcellswithlaminatednanowireelectrodes.ACSNano,2010,4:30.D.S.Leem,A.Edwards,M.Faist,etal.Efficientorganicsolarcellswithsolution-processedsilvernanowireelectrodes.Adv.Mater.,2011,23:4371.H.Wu,L.B.Hu,M.W.Rowell,etal.Electrospunmetalnanofiberwebsashigh-performancetransparentelectrode.NanoLett.,2010,10:4242.A.R.Rathmell,S.M.Bergin,Y.L.Hua,etal.Thegrowthmechanismofcoppernanowiresandtheirpropertiesinflexible,transparentconductingfi.Adv.Mater.,2010,22:3558.T.Kim,A.Canlier,G.K.Kim,etal.Electrostaticspraydepositionofhighlytransparentssilvernanowireelectrodeonflexiblesubstrate.ACSAppl.Mater.Interfaces,2013,5:788.D.Y.Choi,H.W.Kang,H.J.Sung,etal.Annealing-,flexiblesilvernanowire-polymercompositeelectrodesviaacontinuoustwo-stepspray-coatingmethod.Nanoscale,2013,5:977.H.G.Im,J.Jin,J.H.Ko,etal.FlexibletransparentconductingcompositefiusingamonolithicallyembeddedAgNWelectrodewithrobustperformancestability.Nanoscale,2014,6:M.G.Kang,T.Xu,H.J.Park,etal.EfficiencyenhancementoforganicsolarcellsusingtransparentsmonicAgnanowireelectrodes.Adv.Mater.,2010,22,4378.X.Y.Zeng,Q.K.Zhang,R.M.Yu,etal.Anewtransparentconductor:silvernanowirefilmburiedatthesurfaceofatransparentpolymer.Adv.Mater.,2010,22,4484.J.Lee,P.Lee,H.Lee,etal.VerylongAgnanowiresynthesisanditsapplicationinahighlytransparent,conductiveandflexiblemetalelectrodetouchpanel.Nanoscale,2012,4,6408.I.Chang,T.Park,J.Lee,etal.BendablepolymerelectrolytefuelcellusinghighlyflexibleAgnanowirepercolationnetworkcurrentcollectors.J.Mater.Chem.A,2013,1,8541.P.Lee,J.Lee,H.Lee,etal.Highlystretchableandhighlyconductivemetalelectrodebyverylongmetalnanowirepercolationnetwork.Adv.Mater.,2012,24,3326. 新實(shí)踐方面收獲以及具體的數(shù)據(jù)記錄與分析，3000～4000字左右）課題研究背 （LCD（OLED 能導(dǎo)電 材料——透明電極。目前，市場(chǎng)上主流的透明電極材料是氧化銦（ITO，90%（4.8eV， （CNTs 研究者們已將g納米線(xiàn)薄膜電極應(yīng)用于多個(gè)光電器件領(lǐng)域，如 能薄膜電池、E、觸屏、 電池、可彎曲電子器件等。但目前在應(yīng)用的過(guò)程中仍然有一些關(guān)鍵問(wèn)題亟待解決。如①隨機(jī)納米線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中納米線(xiàn)之間的結(jié)點(diǎn)電較高，薄膜的初始導(dǎo)電性及導(dǎo)電均勻性較差；②無(wú)機(jī)納米線(xiàn)與基底的附著力較弱、薄膜的表面粗糙度較大等導(dǎo)致光電器件的穩(wěn)定性及 不能得到保證；③米線(xiàn)薄膜隨機(jī)無(wú)序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的電子輸運(yùn)特性、薄膜電極與器件膜層的匹配性其界面載流子輸運(yùn)特性等理論都有待深入研究；④金屬銀納米線(xiàn)基透明電極在領(lǐng)域光電器件中的應(yīng)用有待繼續(xù)探索與擴(kuò)展?；谶@一系列問(wèn)題，本課題結(jié)合酸處理和機(jī)械壓印的方法構(gòu)建高性能的銀納米線(xiàn)/P復(fù)合薄膜，可有效除去納米線(xiàn)的表面氧化層，并融合納米線(xiàn)之間的結(jié)點(diǎn)，形成電子輸運(yùn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，極實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討 C Before

After

（B）（D） 93.4%--38.891.2%--11.286.9%--0.7584.7%--0.64 93.4%--38.891.2%--11.286.9%--0.7584.7%--0.64 077.1%--0.5576.3%--0.5371.2%--0.2768.7%--0.2066.3%--0.07 900100011002-Theta(O WavelengthCT=85%;D8AgNWAgNWs-PVAcomposite4 5-060657075808590Speculartransmittance0- Wavelength Transmittanceat550nmOpticalHazeSheetresistace（OpticalHazeSheetresistace相比銀納米線(xiàn)薄膜，經(jīng)過(guò)機(jī)械壓印 的復(fù)合薄膜具有優(yōu)良的電學(xué)性能。們利用數(shù)字萬(wàn)用表定性地測(cè)試了銀納米線(xiàn)薄膜和復(fù)合薄膜的電阻，當(dāng)將兩探頭置于0.1~0.2cm較短離時(shí)，可測(cè)得銀納米線(xiàn)薄膜較小電阻值，而隨著探頭距離增加時(shí)，薄膜電阻急劇增大，甚至超出量程20M。而合薄膜的電阻值則隨探頭距離的增加規(guī)律性地線(xiàn)性增加。由此可見(jiàn)，兩種薄膜導(dǎo)電特性存在差異。為進(jìn)一步表征兩種薄膜的導(dǎo)電均勻性，我們計(jì)算了薄膜面電阻的標(biāo)準(zhǔn)偏差和標(biāo)準(zhǔn)誤差。以透過(guò)率為86.5%，面電阻為120/□的銀納米線(xiàn)薄膜為例，經(jīng)過(guò)30MPa機(jī)械壓印10mi后，復(fù)合薄膜的平均面電阻急劇地減小至0.67/□，透過(guò)率稍微降低至85.1%，透過(guò)率的輕微減小是由于機(jī)械壓印使納米線(xiàn)的直徑增大，納米線(xiàn)之間的空隙面積減小所導(dǎo)致。通過(guò)計(jì)算，相對(duì)銀納米線(xiàn)薄膜，復(fù)合薄膜從127.5降低至0.12，而從42.5降低至0.04，的百分比從35.4%減小至6.0%，所有的電阻數(shù)據(jù)是在薄膜的九個(gè)不同位置測(cè)得。圖3為銀納米線(xiàn)薄膜和復(fù)合薄膜的不同位置電阻分布圖，可見(jiàn)經(jīng)過(guò)機(jī)械壓印得到的復(fù)合薄膜導(dǎo)電均勻性到極大的提高。((ht0

AgNWAgNWs-PVAcomposite Measuring圖3為了更進(jìn)一步研究機(jī)械壓印提高復(fù)合薄膜導(dǎo)電性及其均勻性的原因，我們?cè)嚵算y納米線(xiàn)薄膜和復(fù)合薄膜兩種薄膜的高倍M形貌圖，如圖4所示。在納米線(xiàn)無(wú)序網(wǎng)絡(luò)中，電子主要通過(guò)兩種途徑輸運(yùn)：一種是沿著單根納米線(xiàn)輸運(yùn)，另種是克服金屬功函數(shù)的勢(shì)壘 納米線(xiàn)結(jié)點(diǎn)在納米線(xiàn)之間輸運(yùn)。在銀納米線(xiàn)薄中，納米線(xiàn)之間的結(jié)點(diǎn)是輕觸的，如圖4所示，電子在納米線(xiàn)之間傳輸需要克服較大的能量勢(shì)壘，電子傳輸以沿著單根納米線(xiàn)為主，因此薄膜的電阻較大。在復(fù)合薄膜中，機(jī)械壓印使得納米線(xiàn)之間的結(jié)點(diǎn)有效熔合在一起，如圖4所 圖4銀納米線(xiàn)薄膜（A）和復(fù)合薄膜（B）的高倍SEMAgAgNW 圖5銀納米線(xiàn)薄膜（A）和復(fù)合薄膜（B）的AFM有效地降低，薄膜表面變得平整，如圖5所示。表面粗糙度可通過(guò)控制機(jī)械壓力的大小和施壓時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)控制，較大壓力或較長(zhǎng)施壓時(shí)間會(huì)使納米線(xiàn)陷入薄膜內(nèi)，在薄膜表面形成溝渠。00

0

11 50100150200250Cycles Bending圖6復(fù)合薄膜電阻變化率隨機(jī)械彎曲次數(shù)的曲線(xiàn)圖；插入圖為ITO薄膜電阻變化率隨機(jī)械彎為了測(cè)試復(fù)合薄膜的機(jī)械穩(wěn)定性，我們按照如圖6插入圖右圖所示裝置，將面積為3cm×3cm1cm，測(cè)試同一點(diǎn)的面電阻變化率，同時(shí)將I柔性薄膜同樣的循環(huán)彎曲作為參比實(shí)驗(yàn)。圖6為復(fù)合薄膜的電阻變化率隨循環(huán)彎曲次數(shù)的關(guān)系圖，插入圖左圖為I薄膜的電阻變化率隨循環(huán)彎曲次數(shù)的關(guān)系圖。可見(jiàn)，隨著彎曲次數(shù)的增加，I薄膜的電阻急劇增大，而復(fù)合薄膜在經(jīng)過(guò)300次循環(huán)彎曲后，電阻的變化率在2%機(jī)械彎曲性及機(jī)械穩(wěn)定性。電電解Ag納米線(xiàn)/PVA復(fù)合薄膜電TO透明圖7態(tài)四、課題實(shí)施過(guò)程中存在的問(wèn)題和建1、水熱法所的銀納米線(xiàn)溶液中含有部分小尺寸顆粒。將通過(guò)離心處理，先除2W3T（T薄膜的厚度也就為