用于柔性和可拉伸电子设备的银纳米线电喷印技术

原创： 夏园林、鲁中良

柔性和可伸缩导体是柔性和可伸缩电子器件的关键部件，受到科学界和工业界的广泛关注。以随机渗滤网状形式存在的金属纳米线具有良好的柔性和可伸缩性。根据渗透理论，对于给定材料密度的随机网状结构，较长的银纳米线（NWs）会有更高的导电率和更大的可伸缩性，这对于柔性和可伸缩导体难能可贵的。较长的NWs也有助于在导电率和透光率之间实现更好的平衡（即在不降低透光率的情况下提高导电率），这对于金属NWs制成的透明电极至关重要。

来自北卡罗来纳州立大学的研究团队利用Ag、PEO（环氧乙烷）作为原材料，开发了可用于柔性和可拉伸电子器件的银纳米线电喷印技术。整个打印过程可以通过几个参数来控制，包括Ag纳米线的浓度、浆料粘度、打印速度、间隔距离等。通过这种方法，Ag纳米线图案可以打印在纸张、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、玻璃、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等一系列基板上。通过改变PEO浓度得到不同固相的浆料，且均为剪切变稀的特性。图1 展示了银纳米线打印原理和过程。

图1 Ag纳米线打印原理和过程

图2 打印的Ag纳米线加热器

2a为开-关循环期间的红外图像，可以看到，银纳米线周围有均匀的温度分布。图2b为试样在不同电压下的随时间变化的温度分布。在25V电压下，具有160℃的最高温度，最大加热速率为21℃，最大冷却速率为29℃。图2c展示了加热器在弯曲、拉伸和扭曲时表现出稳定的加热性能。

参考文献
Cui Z, Han Y, Huang Q, et al. Electrohydrodynamic Printing of Silver Nanowires for Flexible and Stretchable Electronics[J]. Nanoscale, 2018:10.1039.C7NR09570H.

供稿单位：机械制造系统工程国家重点实验室