Alice Wonderlab在可拉伸透明电极研究中取得新进展

 【引言】

近年来，透明电子器件在产业界和学术界均受到了极大关注。透明电子器件如：触控屏、太阳能电池等均已验证了其强大的应用前景。除了如氧化铟锡（ITO）等本身导电又透明的材料之外，纳米材料的渗透网络也激发了许多研究者的兴趣。不过，如何能使纳米材料在衬底表面导电性好，且维持高透明性是现实中遇到的难题。一般而言，通过“去除法”获得的高透明网络结构既浪费了大量的材料，又难以控制其表面的均一性。

【成果简介】

近日，北京大学信息科学技术学院张海霞教授课题组、瑞士洛桑联邦理工学院Prof. Juergen Brugger课题组和电子科技大学张晓升教授课题组，联合在材料类重要期刊Advanced Materials Technologies上发表题为“Liquid Assembly of Floating Nanomaterial Sheets for Transparent Electronics”的研究进展，苏宗明博士为论文第一作者。该论文以日常生活中的水膜破裂现象为出发，在微观尺度呈现了一种加工纳米材料形成特定化网格的新方法，在透明电子学和可穿戴电子设备等领域有着重要的发展前景。论文巧妙地为尺寸在数十微米的微型液体薄膜提供了支撑和破裂的网状结构。微型液体薄膜破裂时，“溶解”在液体薄膜中的纳米材料便会被水的表面张力引导，纳米材料最终被吸附在网状结构的上表面。在宏观层面上，整个表面只有极少的遮光部分，因而具有较好的透明性。实验结果标明，银纳米线网络在37.88Ω/□可实现86.06%的透光度。除了银纳米线以外，论文还验证了该方法对多种纳米材料的适用性。 

【图文导读】

图一：微型液体薄膜破裂示意和最终的SEM图

1. 制作纳米材料网格的过程示意图

2. 微型液态薄膜的破裂过程示意图

3. 30°倾角下银纳米线网格的SEM照片

4. 0°倾角下碳纳米管网格的SEM照片

5. 0°倾角下氧化锌纳米线网格的SEM照片

图二：微型液体薄膜破裂过程

a-f. 液体薄膜在网格上破裂过程的显微镜照片

g. 破裂瞬间高速摄像机的照片

图三：银纳米线网格附着图

1. 银纳米线附着均一性验证

b-c. 银纳米线附着表面的AFM测试

d-f. 银纳米线在多种尺寸、形状下成功附着的照片

图四. 银纳米线透明性验证

1. 层层叠加后对比和无结构样品的透明性差异

2. 不同附着次数后的显微镜照片

c-d. 垂直透光性测试

【小结】

文章利用微加工的方法为微型液体薄膜破裂构建了微型腔体环境，利用SEM、AFM、高速摄像机等设备观察了液体薄膜破裂的实验过程，细致分析了在过程中发生的现象，从而创新性地提出了一种利用微型腔体制备透明纳米材料网格的新方法。该方法在不减少纳米材料“量”的情况下保证了薄膜的导电性和透明性，为后续透明电子器件的工作提供了一个新的加工思路。

【全文链接】Liquid Assembly of Floating Nanomaterial Sheets for Transparent Electronics （Advanced Materials Technologies, https://doi.org/10.1002/admt.201900398）