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      石墨烯納米銀線金屬網(wǎng)格對(duì)比分析

      時(shí)間:2019-05-13 15:19:58下載本文作者:會(huì)員上傳
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      第一篇:石墨烯納米銀線金屬網(wǎng)格對(duì)比分析

      石墨烯/納米銀線/金屬網(wǎng)格對(duì)比分析

      OFweek顯示網(wǎng)訊:從觸摸屏產(chǎn)業(yè)鏈來講,玻璃基板、Petfilm、膠材是產(chǎn)業(yè)上游的主要材料,而玻璃基板、Petfilm的供應(yīng)被美日企業(yè)所壟斷。ITO玻璃、ITOfilm、sensor(包含觸控IC)、coverlens是中游部分,下游的就是觸控模組一塊。從近幾年的觸控材料研發(fā)上看,替代性材料的研發(fā)主要在上中游部分。

      2013年,國(guó)內(nèi)電容屏出貨面積超過400萬(wàn)平方米,其中ITO導(dǎo)電玻璃需求量超過360萬(wàn)平方米,ITO PET導(dǎo)電膜需求量超過140萬(wàn)平方米。從觸摸屏產(chǎn)業(yè)上游材料的成本分析,ITO材料占據(jù)40%左右。且隨著觸摸屏行業(yè)的發(fā)展,對(duì)ITO材料的需求將越來越大,作為稀有金屬的銦,不但價(jià)格隨之不斷上漲,而且將會(huì)有告罄的危險(xiǎn),所以在此進(jìn)行分析的烽煙四起的觸控材料,主要為替代ITO的石墨烯、Metal Mesh和納米銀。

      東莞市鑫聚光電科技有限公司董事長(zhǎng)蔡文珍表示,三種材料中,納米銀線是唯一一個(gè)具有現(xiàn)實(shí)應(yīng)用前景的。理論上,石墨烯的透光度及電阻性能都占優(yōu)勢(shì),但是由于其制備過程工藝復(fù)雜,在設(shè)備改進(jìn)、工藝優(yōu)化等方面都預(yù)示在前期需要有巨大的投入。相信石墨烯在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都不具備量產(chǎn)的條件。

      金屬網(wǎng)格最主要的優(yōu)勢(shì)在于成本低且導(dǎo)電性佳,但為了達(dá)到足透的光穿透率,在線細(xì)化過程中必須拿掉95%~99%的觸控感應(yīng)面積,導(dǎo)致觸控訊號(hào)降低20~100倍,現(xiàn)今觸控IC難以支持;其二,為了讓眼睛看不到,金屬線寬必須小于5微米,使的其黃光顯影制程或精密印刷技術(shù)費(fèi)用高;此外,5微米金屬線不斷裂、解決金屬反射問題、材料氧化等問題都讓金屬網(wǎng)格技術(shù)備受考驗(yàn)。在解決以上難題時(shí),成本也會(huì)隨之增加,屆時(shí)Metal Mesh是否還具備成本優(yōu)勢(shì)是廠商必須考量的問題。

      相比之下,納米銀線在工藝制程上就擁有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì):生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、良率高。由于線寬較小,銀線技術(shù)制成的導(dǎo)電薄膜相比于金屬網(wǎng)格技術(shù)制成的薄膜可以達(dá)到更高的透光率。再次,納米銀線薄膜相比于金屬網(wǎng)格薄膜具有較小的彎曲半徑,且在彎曲時(shí)電阻變化率較小,應(yīng)用在具有曲面顯示的設(shè)備,例如智能手表,手環(huán)等上的時(shí)候,更具有優(yōu)勢(shì)。銀納米線除具有銀優(yōu)良的導(dǎo)電性之外,由于納米級(jí)別的尺寸效應(yīng),還具有優(yōu)異的透光性、耐曲撓性。此外由于銀納米線的大長(zhǎng)徑比效應(yīng),使其在導(dǎo)電膠、導(dǎo)熱膠等方面的應(yīng)用中也具有突出的優(yōu)勢(shì)。以鑫聚光電目前小批量生產(chǎn)的納米銀線產(chǎn)品為例,是利用研發(fā)出來的液體涂料,經(jīng)過涂布機(jī)涂在基膜上,然后經(jīng)過干燥、覆蓋保護(hù)膜,成品的生產(chǎn)就完成了。而且,鑫聚光電擁有完善的LCD用光學(xué)膜產(chǎn)品生產(chǎn)線,納米銀線的部分制程與LCD用光學(xué)膜制程相似,因此,鑫聚產(chǎn)線擁有很大的通用性,大大減少了前期對(duì)于產(chǎn)線的投入,從而降低了產(chǎn)品成本。

      第二篇:石墨烯納米材料論文

      石墨烯納米材料 摘要:

      石墨烯是繼富勒烯、碳納米管之后發(fā)現(xiàn)的一種具有二維平面結(jié)構(gòu)的碳納米材料,它自2004年發(fā)現(xiàn)被以來,成為凝聚態(tài)物理與材料科學(xué)等領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。石墨烯是目前發(fā)現(xiàn)的唯一存在的二維自由態(tài)原子晶體, 它是構(gòu)筑零維富勒烯、一維碳納米管、三維體相石墨等sp2 雜化碳的基本結(jié)構(gòu)單元, 具有很多奇異的電子及機(jī)械性能。因而吸引了化學(xué)、材料等其他領(lǐng)域科學(xué)家的高度關(guān)注。本文簡(jiǎn)要介紹了石墨烯的性能特點(diǎn)、制備方法,著重對(duì)石墨烯納米復(fù)合材料進(jìn)行了介紹,對(duì)石墨烯納米材料的制備方法、理化性質(zhì)、及應(yīng)用前景進(jìn)行了詳細(xì)介紹。關(guān)鍵詞:石墨烯納米材料復(fù)合物特性制備應(yīng)用 引言:

      石墨烯自2004年被發(fā)現(xiàn)以來,因其優(yōu)異的電學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)等性能,已經(jīng)深深地影響了物理、化學(xué)和材料學(xué)領(lǐng)域,被廣泛應(yīng)用于復(fù)合材料、納米電子器件、能量?jī)?chǔ)存、生物醫(yī)學(xué)和傳感器等范圍,表現(xiàn)出巨大的潛在應(yīng)用前景。石墨烯是近年來發(fā)現(xiàn)的新型碳納米材料,它基本具有碳材料的所有優(yōu)點(diǎn),而且還擁有更高的比表面積和導(dǎo)電率,能夠克服碳納米管的一些缺陷,使其成為了一個(gè)非常理想的納米組合成分來制備石墨烯的復(fù)合材料。自從石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來,越來越多科學(xué)家開始關(guān)注基于石墨烯的復(fù)合材料的研究。目前,石墨烯的復(fù)合材料己在催化、儲(chǔ)能、生物、醫(yī)藥等領(lǐng)域展現(xiàn)出優(yōu)越的性質(zhì)和潛在的應(yīng)用價(jià)值。例如,將石墨烯添加到高分子中,可以提高高分子材料的機(jī)械性能和導(dǎo)電性能;通過石墨烯與許多不同結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的納米粒子進(jìn)行復(fù)合,制備出新型石墨烯

      一、石墨烯的性能特點(diǎn)

      1、導(dǎo)電性

      石墨烯穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu)使碳原子具有優(yōu)秀的導(dǎo)電性。石墨烯中的電子在軌道中移動(dòng)時(shí),不會(huì)因晶格缺陷或引入外來原子而發(fā)生散射。由于原子間作用力十分強(qiáng),在常溫下,即使周圍碳原子發(fā)生擠撞,石墨烯中電子受到的干擾也非常小。

      2、機(jī)械特性

      石墨烯集成電路石墨烯是人類已知強(qiáng)度最高的物質(zhì),比鉆石還堅(jiān)硬,強(qiáng)度比世界上最好的鋼鐵還要高上100倍。哥倫比亞大學(xué)的物理學(xué)家對(duì)石墨烯的機(jī)械特性進(jìn)行了全面的研究。他們選取了一些10—20微米的石墨烯微粒。研究人員先是將這些石墨烯樣品放在了一個(gè)表面被鉆有小孔的晶體薄板上,這些孔的直徑在1—1.5微米之間。之后,他們用金剛石制成的探針對(duì)這些放置在小孔上的石墨烯施加壓力,以測(cè)試它們的承受能力。

      在石墨烯樣品微粒開始碎裂前,它們每100納米距離上可承受的最大壓力居然達(dá)到了大約2.9微牛。據(jù)科學(xué)家們測(cè)算,這一結(jié)果相當(dāng)于要施加55牛頓的壓力才能使1米長(zhǎng)的石墨烯斷裂。如果用石墨烯制成包裝袋,那么它將能承受大約兩噸重的物品。

      3、飽和吸收

      當(dāng)輸入的光波強(qiáng)度超過閾值時(shí),這獨(dú)特的吸收性質(zhì)會(huì)開始變得飽和。這種非線性光學(xué)行為稱為可飽和吸收,閾值稱為飽和流暢性。給予強(qiáng)烈的可見光或近紅外線激發(fā),因?yàn)槭┑恼w光波吸收和零能隙性質(zhì),石墨烯很容易就變得飽和。石墨烯可以用于光纖激光器的鎖模運(yùn)作。用石墨烯制備成的可飽和吸收器能夠達(dá)成全頻帶鎖模。由于這特殊性質(zhì),在超快光子學(xué)里,石墨烯有很廣泛的應(yīng)用空間。

      4、自旋傳輸

      科學(xué)家認(rèn)為石墨烯會(huì)是理想的自旋電子學(xué)材料,因?yàn)槠渥孕?軌道作用很小,而且碳元素幾乎沒有核磁矩。使用非局域磁阻效應(yīng),可以測(cè)量出,在室溫狀況,自旋注入于石墨烯薄膜的可靠性很高,并且觀測(cè)到自旋相干長(zhǎng)度超過1微米。使用電閘,可以控制自旋電流的極性。

      5、電子的相互作用

      石墨烯中電子間以及電子與蜂窩狀柵格間均存在著強(qiáng)烈的相互作用。科學(xué)家借助了美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的“先進(jìn)光源(ALS)”電子同步加速器。這個(gè)加速器產(chǎn)生的光輻射亮度相當(dāng)于醫(yī)學(xué)上X射線強(qiáng)度的1億倍??茖W(xué)家利用這一強(qiáng)光源觀測(cè)發(fā)現(xiàn),石墨烯中的電子不僅與蜂巢晶格之間相互作用強(qiáng)烈,而且電子和電子之間也有很強(qiáng)的相互作用。

      二、石墨烯復(fù)合材料制備

      由于石墨烯具有高強(qiáng)度、高電導(dǎo)率、高比表面積,用其對(duì)聚合物材料進(jìn)行改性有望得到高性能的聚合物基復(fù)合材料,使復(fù)合材料具有高電導(dǎo)率、高強(qiáng)度、高熱穩(wěn)定性并具有一定的阻燃性,進(jìn)一步擴(kuò)大聚合物材料的應(yīng)用范圍。

      先按照目標(biāo)制備出表面改性的石墨烯,使其具有親油或親水性;再講改性石墨烯與聚合物材料進(jìn)行復(fù)合制備聚合物基/石墨烯復(fù)合材料。改性后的石墨烯可以更好地分散于聚合物基體中。此用途的石墨烯可取代價(jià)格昂貴的碳納米管來填充聚合物,使聚合物基復(fù)合材料的性能及因公得到進(jìn)一步提高。

      三、常見石墨烯納米材料

      1、石墨烯/無(wú)機(jī)物納米材料

      石墨烯/無(wú)機(jī)物納米材料是石墨烯與無(wú)機(jī)物復(fù)合的納米材料,它兼具石墨烯與復(fù)合的無(wú)機(jī)物的優(yōu)良特性。如:①石墨烯/SiO2納米復(fù)合材料,它的電導(dǎo)率比石墨烯增大了很多,透射率也很好;②石墨烯/Pt納米復(fù)合材料,它的催化效果比單純的Pt要好很多,也可用于制作電極,效果也很好;③石墨烯/TiO2納米復(fù)合材料,它的電阻約為原來的1/8,用于電的傳輸時(shí),可以大大的減少電的損耗。

      所以,石墨烯/無(wú)機(jī)物納米材料相對(duì)石墨烯而言,許多性能更加優(yōu)異。

      2、石墨烯/聚合物納米材料

      石墨烯/聚合物納米材料是石墨烯與聚合物復(fù)合的納米材料,它兼具石墨烯與復(fù)合的聚合物的優(yōu)良特性。如:①改性石墨烯/PMMA納米復(fù)合材料,與PMMA相比,其彈性模量增加30%,硬度增加了5%;②石墨烯/聚苯乙烯(PS)納米復(fù)合材料,它的電逾滲閥值與相同體積比的單壁碳納米管(SWCNT)相當(dāng),而且分別SWCNT/聚酰亞胺和SWCNT/聚對(duì)亞苯基乙炔基的2倍到4倍;③石墨烯/泡沫有機(jī)硅納米復(fù)合材料,它與未添加石墨烯的泡沫有機(jī)硅相比,石墨烯(0.25%)/泡沫有機(jī)硅納米復(fù)合材料的起始分解溫度提高了16OC,熱分解終止溫度提高了50OC,而且熱降解速率也變慢了。

      四、石墨烯納米材料的理論與實(shí)際意義

      石墨烯本身作為一種新型碳納米材料,由于其特殊的結(jié)構(gòu)特性使其在電學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)等方面具有優(yōu)異的性能,如量子霍爾效應(yīng)、量子隧穿效應(yīng)等。由于具有獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能,石墨烯可應(yīng)用于許多的先進(jìn)材料與器件中,如薄膜材料、儲(chǔ)能材料、液晶材料、機(jī)械諧振器等;石墨烯是單層石墨,原料易得,所以價(jià)格便宜,不像碳納米管那樣價(jià)格昂貴,因此石墨烯有望代替碳納米管成為聚合物基碳納米復(fù)合材料的優(yōu)質(zhì)填料。

      石墨烯納米復(fù)合材料是在石墨烯的基礎(chǔ)上添加上具有特定性能的聚合物或無(wú)機(jī)物,使其在某一方面或某幾方面具有更加優(yōu)異的特性。這使得它在很多領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。石墨烯的優(yōu)秀特性加上聚合物或無(wú)機(jī)物而形成的石墨烯納米復(fù)合材料將實(shí)現(xiàn)高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等技術(shù)追求,這將迎來材料界的新革命。參考文獻(xiàn):

      (1)楊常玲,劉云蕓,孫彥平.石墨烯的制備及其電化學(xué)性能[J].電源技術(shù) ,2010,34(2):177-180.(2)謝普,于杰,秦軍.石墨烯的制備與表征[J].貴州化工,2010,35(4):20-22.

      (3)張好斌,楊勇,盧朝暉.微孔PMAA/石墨烯導(dǎo)電納米復(fù)合材料的制備與結(jié)構(gòu)[C]/ /中國(guó)天津2009年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì).天津,2009.

      (4)黃毅,梁嘉杰,張龍.石墨烯功能復(fù)合材料的制備及應(yīng)用[C]/ /中國(guó)化學(xué)會(huì)第 27 屆學(xué)術(shù)年會(huì)中日青年化學(xué)家論壇.北京:,2010.

      (5)楊波,唐建國(guó),劉繼憲.石墨烯/苯丙乳液復(fù)合導(dǎo)電膜的制備[J].涂料工業(yè),2010,40(9):5-8.

      (6)張曉艷,李浩鵬,崔曉莉.TiO2/石墨烯復(fù)合材料的合成及光催化分解水產(chǎn)氫活性[J].無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)2009,25(11):1903-1907

      第三篇:評(píng)析納米銀線與金屬網(wǎng)格材料技術(shù)之優(yōu)劣

      評(píng)析納米銀線與金屬網(wǎng)格材料技術(shù)之優(yōu)劣

      作者: 段曉輝教授 時(shí)間:2014-05-07 源于:北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院 總點(diǎn)擊:2756 【導(dǎo)讀】:新材料技術(shù)應(yīng)用可以從智能手機(jī)的常用面板尺寸一路延伸到20英寸以上的設(shè)備,而其阻值,延伸性,彎曲性均優(yōu)于ITO薄膜。新材料技術(shù)在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法全面取代ITO薄膜,但新材料技術(shù)有巨大的優(yōu)勢(shì),而且從市場(chǎng)反應(yīng)上來看,應(yīng)用新材料技術(shù)生產(chǎn)的薄膜產(chǎn)品所占的比重在逐年提高。

      ITO,即摻錫氧化銦(Indium Tin Oxide)。它是液晶顯示器(LCD)、等離子顯示器(PDP)、電致發(fā)光顯示器(EL/OLED)、觸摸屏(Touch Panel)、太陽(yáng)能電池以及其他電子儀表的透明電極最常用的薄膜材料。

      未來移動(dòng)終端、可穿戴設(shè)備、智能家電等產(chǎn)品,對(duì)觸摸面板的有著強(qiáng)勁需求,同時(shí)隨著觸控面板大尺寸化、低價(jià)化,以及傳統(tǒng)ITO薄膜不能用于可彎曲應(yīng)用,導(dǎo)電性及透光率等本質(zhì)問題不易克服等因素,眾面板廠商紛紛開始研究ITO的替代品,包括納米銀線、金屬網(wǎng)格、納米碳管以及石墨烯等材料。

      新材料技術(shù)應(yīng)用可以從智能手機(jī)的常用面板尺寸一路延伸到20英寸以上的設(shè)備,而且其阻值,延伸性,彎曲性均優(yōu)于ITO薄膜。雖然,新材料技術(shù)在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法全面取代ITO薄膜,但是新材料技術(shù)有著巨大的優(yōu)勢(shì),而且從市場(chǎng)反應(yīng)上來看,應(yīng)用新材料技術(shù)生產(chǎn)的薄膜產(chǎn)品所占的比重在逐年提高。目前,石墨烯扔處于研發(fā)階段,距離量產(chǎn)還有很遠(yuǎn)的距離。納米碳管工業(yè)化量產(chǎn)技術(shù)尚未完善,其制成的薄膜產(chǎn)品導(dǎo)電性還不能達(dá)到普通ITO薄膜的水平。因而,從技術(shù)發(fā)展與市場(chǎng)應(yīng)用綜合評(píng)價(jià),金屬網(wǎng)格與納米銀線技術(shù)將是近期新興觸控技術(shù)的兩大主角。

      金屬網(wǎng)格(Metal Mesh)技術(shù)利用銀,銅等金屬材料或者氧化物等易于得到且價(jià)格低廉的原料,在PET等塑膠薄膜上壓制所形成的導(dǎo)電金屬網(wǎng)格圖案。其理論的最低電阻值可達(dá)到0.1歐姆/平方英寸,而且就有良好的電磁干擾屏蔽效果。但是受限于印刷制作的工藝水平,其所制得的觸控感測(cè)器圖樣的金屬線寬較粗,通常大于5um,這樣會(huì)導(dǎo)致在高像素下(通常大于200ppi)莫瑞干涉波紋非常明顯。莫瑞干涉指數(shù)碼產(chǎn)品顯示屏中像素,光學(xué)膜片以及觸控導(dǎo)電的金屬圖案,在水平和垂直方向上,規(guī)則對(duì)齊的像素和物體的精細(xì)規(guī)則圖案重疊式稍有偏差,則會(huì)出現(xiàn)的干擾波紋圖案。由于莫瑞干涉的存在,金屬網(wǎng)格技術(shù)制成的薄膜產(chǎn)品不適用在高分辨率智能手機(jī),平板電腦等高分辨率的產(chǎn)品上,僅僅適用于觀測(cè)距離較遠(yuǎn)的顯示器屏幕,例如臺(tái)式一體機(jī)器,筆記本電腦,智能電視等。

      如果薄膜中金屬網(wǎng)格圖樣的線寬能夠大幅度下降,則能有效的降低金屬網(wǎng)格技術(shù)中的莫瑞干涉的問題,特別是如果金屬網(wǎng)格圖樣的線寬下降到1um左右,則該技術(shù)制成的薄膜同樣可以搭載在高分辨率的智能設(shè)備上。目前韓國(guó)三星公司利用微細(xì)線寬和圖樣化(Patterning)技術(shù),將金屬網(wǎng)格圖樣的線寬由原來的5um~6um,縮減到3um左右。然而,欲將線寬大幅縮減并非易事,傳統(tǒng)的壓制印刷工藝無(wú)法滿足要求,需要采用黃光制程工藝,制作成本會(huì)大幅增加,而且會(huì)浪費(fèi)原材料;過細(xì)的金屬線寬易在外力擠壓時(shí)斷裂;網(wǎng)格的阻值升高,對(duì)下游的控制IC芯片提出更高的靈敏度要求。因此,目前金屬網(wǎng)格技術(shù)如何在降低成本的同時(shí),滿足多場(chǎng)景的下游應(yīng)用是一個(gè)難點(diǎn),還需整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)一步發(fā)展完善才行。

      納米銀線(SNW,silvernano wire)技術(shù),是將納米銀線墨水材料涂抹在塑膠或者玻璃基板上,然后利用鐳射光刻技術(shù),刻畫制成具有納米級(jí)別銀線導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)圖案的透明的導(dǎo)電薄膜。由于其特殊的制成物理機(jī)制,納米銀線的線寬的直徑非常小,約為50nm,遠(yuǎn)小于1um,因而不存在莫瑞干涉的問題,可以應(yīng)用在各種尺寸的顯示屏幕上。另外,由于線寬較小,銀線技術(shù)制成的導(dǎo)電薄膜相比于金屬網(wǎng)格技術(shù)制成的薄膜可以達(dá)到更高的透光率,例如3M公司采用微印壓法制成的薄膜產(chǎn)品可以達(dá)到89%透光率。再次,納米銀線薄膜相比于金屬網(wǎng)格薄膜具有較小的彎曲半徑,且在彎曲時(shí)電阻變化率較小,應(yīng)用在具有曲面顯示的設(shè)備,例如智能手表,手環(huán)等上的時(shí)候,更具有優(yōu)勢(shì)。

      在薄膜上,金屬網(wǎng)格中可以反射可見光的金屬線總體面積不大;而納米銀線并非是網(wǎng)格狀而是呈現(xiàn)不規(guī)則的分布,沾滿整個(gè)玻璃基板表面。相比較而言,納米銀線薄膜會(huì)有更嚴(yán)重的漫反射,既霧度(Haze)問題。屏幕的霧度問題會(huì)導(dǎo)致在室外場(chǎng)景光線照射的情況下,屏幕反射光強(qiáng)烈,嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)使得用戶看不清屏幕。但是可以采用一些技術(shù)手段降低光漫射,解決霧度問題。例如日產(chǎn)化工公司開發(fā)出了在納米銀線薄膜上涂布可降低霧度的高折射率材料,有效將霧度值降低。另外,黑化納米銀線表面、減少反光強(qiáng)度、粗糙化納米銀線的表面等技術(shù),也可以有效改善霧度的問題。

      金屬網(wǎng)格技術(shù)因?yàn)椴捎闷胀ǖ你y,銅等金屬材料或者氧化物等作為原始材料采用傳統(tǒng)的印壓法制作薄膜面板,其原材料和制作成本都很低,但是這樣的產(chǎn)品卻有不可克服的莫瑞干涉問題,應(yīng)用受到限制。如果要降低金屬網(wǎng)格中金屬的線寬,需要更改制成工藝,成本會(huì)隨之增加,而且會(huì)有易斷線等問題。相比較金屬網(wǎng)格技術(shù),納米銀線技術(shù)采用的是成型的納米銀線墨水材料,這些納米銀線供應(yīng)材料掌握在少數(shù)例如Cambrios Technologies公司手上,原材料的成本較高一些,但是制成工藝簡(jiǎn)單,采用印刷制程快速生產(chǎn)大面積的觸控面板,整體的成本并不高,隨著大規(guī)模的生產(chǎn),成本會(huì)進(jìn)一步的降低。

      因此,綜合比較,納米銀線技術(shù)比金屬網(wǎng)格技術(shù)更有優(yōu)勢(shì)。就目前市場(chǎng)而言,也已經(jīng)分化出兩大技術(shù)陣營(yíng)。其中納米銀線陣營(yíng)中,臺(tái)灣面板供應(yīng)商TPK公司是主打納米銀線技術(shù)的廠商,并且結(jié)合上游的納米銀線材料供應(yīng)商Cambrios Technologies公司,以及生產(chǎn)工藝公司日本寫真成立一家子公司,專注于拓展納米銀線技術(shù)的研發(fā),應(yīng)用和制造。TPK公司預(yù)計(jì)在2014第二季度實(shí)現(xiàn)納米銀線薄膜的量產(chǎn)出貨。

      金屬網(wǎng)格技術(shù)陣營(yíng)則加入的公司較多,例如蘇大維格和歐菲光,韓國(guó)三星等都由參與研發(fā)和制造。但是相比較于金屬網(wǎng)格陣營(yíng),納米銀線陣營(yíng)的各個(gè)公司都在也內(nèi)屬于龍頭企業(yè),業(yè)務(wù)專業(yè)能力強(qiáng),上中下游產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)合緊密。

      此外,據(jù)媒體報(bào)道,蘋果(Apple)公司吸引大家關(guān)注的明星產(chǎn)品iWatch將采用TPK公司的納米銀線薄膜技術(shù),證明了納米銀線產(chǎn)品確實(shí)具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和產(chǎn)業(yè)鏈的穩(wěn)定性。

      第四篇:碳材料領(lǐng)域?qū)<冶P點(diǎn)(石墨烯及碳納米材料)

      碳材料領(lǐng)域?qū)<冶P點(diǎn)(石墨烯及碳納米材料)

      本文為大家主要盤點(diǎn)石墨烯及碳納米材料領(lǐng)域的部分專家,供大家參考,排名不分先后,如有遺漏歡迎補(bǔ)充指正。

      Andre Geim

      石墨烯發(fā)現(xiàn)者、2010年諾貝爾獎(jiǎng)獲得者、歐盟石墨烯旗艦計(jì)劃戰(zhàn)略委員會(huì)主任。

      劉忠范

      中國(guó)科學(xué)院院士、北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院教授、北京石墨烯研究院院長(zhǎng)

      主要從事低維材料與納米器件、分子自組裝以及電化學(xué)研究。發(fā)展了納米碳材料的化學(xué)氣相沉積生長(zhǎng)方法學(xué),建立了精確調(diào)控碳納米管、石墨烯等碳材料結(jié)構(gòu)的系列生長(zhǎng)方法,發(fā)明了碳基催化劑、二元合金催化劑等新型生長(zhǎng)催化劑,提出了新的碳納米管“氣-固”生長(zhǎng)模型等。

      劉兆平

      中科院寧波材料所高級(jí)研究員,博士生導(dǎo)師

      主要從事石墨烯和動(dòng)力鋰離子電池及其材料技術(shù)等。

      許建斌

      香港中文大學(xué)電子工程系教授,材料科學(xué)與技術(shù)研究中心主任

      主要從事石墨烯及新型二維固態(tài)半導(dǎo)體電子及光電子材料與器件探討;納米技術(shù)在固態(tài)電子材料和器件中的應(yīng)用(如掃描探針顯微術(shù)和近場(chǎng)顯微術(shù),納米材料和器件構(gòu)筑與表征)等。

      王立平

      中科院寧波材料所研究員,博士生導(dǎo)師

      主要從事新型強(qiáng)潤(rùn)一體化以及耐磨蝕薄膜材料及其航空航天和船舶領(lǐng)域應(yīng)用研究工作。前不久其所在團(tuán)隊(duì)成功突破石墨烯改性防腐涂料研發(fā)及應(yīng)用的技術(shù)瓶頸,開發(fā)出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型石墨烯改性重防腐涂料等。

      王建濤

      中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員,博士生導(dǎo)師

      主要研究方向有三維碳烯的拓?fù)銷ode-Line物性;結(jié)構(gòu)與高壓相變;表面吸附與重構(gòu);金屬的高溫非諧效應(yīng)等理論計(jì)算研究等。

      任文才

      中國(guó)科學(xué)院金屬研究所研究員,博士生導(dǎo)師

      主要研究方向?yàn)槭┑榷S原子晶體材料的制備、物性與應(yīng)用:高質(zhì)量石墨烯及其宏觀體材料的CVD控制制備;高品質(zhì)石墨烯的化學(xué)法規(guī)模化制備;石墨烯在鋰離子電池和超級(jí)電容器方面的應(yīng)用;石墨烯在柔性光電器件和儲(chǔ)能器件方面的應(yīng)用探索;石墨烯在熱管理、功能涂層、復(fù)合材料等方面的規(guī)模應(yīng)用等。

      林正得

      中科院寧波材料所研究員

      主要研究方向:化學(xué)氣相沉積法(CVD)生長(zhǎng)石墨烯薄膜與其它二維原子層材料、石墨烯/高分子復(fù)合材料、三維石墨烯結(jié)構(gòu)、以及在熱管理、傳感器、能源領(lǐng)域的應(yīng)用等。

      馮新亮

      上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授

      德國(guó)德累斯頓工業(yè)大學(xué)首席教授

      主要從事二維納米石墨烯的合成研究,宏量制備高質(zhì)量二維石墨烯材料研究,合成水溶和油溶可加工石墨烯研究,基于石墨烯的二維納米能源材料和電子器件研究,基于石墨烯電極材料在太陽(yáng)能電池和場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的應(yīng)用研究,可控納米結(jié)構(gòu)功能碳材料、有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化材料的設(shè)計(jì)合成及其在能源儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)化的應(yīng)用研究(主要基于超級(jí)電容器,鋰離子電池,光解水,燃料電池電極材料和催化劑的研究)等。

      高超

      浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系教授

      主要從事高分子基納米化學(xué)與材料:

      有機(jī)納米大分子(樹枝狀聚合物、柱狀聚合物刷及其它復(fù)雜結(jié)構(gòu)/構(gòu)造聚合物): 設(shè)計(jì)、合成、組裝及應(yīng)用;無(wú)機(jī)納米材料的高分子化;生物--納米化學(xué)、材料與器件;石墨烯纖維等方面的研究等。

      孫立濤

      東南大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院教授,博士生導(dǎo)師

      主要從事新型納米材料的可控制備與動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)表征等研究工作。

      李雪松

      電子科技大學(xué)教授

      主要從事石墨烯薄膜的制備及應(yīng)用方面的研究等。

      成會(huì)明

      炭材料科學(xué)家,中國(guó)科學(xué)院院士,第三世界科學(xué)院院士,中國(guó)科學(xué)院金屬研究所研究員。

      主要從事先進(jìn)炭材料的研究,促進(jìn)了碳納米管的研究與應(yīng)用。制備出石墨烯三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)材料、毫米級(jí)單晶石墨烯,發(fā)展了石墨烯材料的宏量制備技術(shù)等。

      李永舫

      高分子化學(xué)、物理化學(xué)專家,中國(guó)科學(xué)院院士。中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所有機(jī)固體重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員,蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)部特聘教授。

      主要研究領(lǐng)域?yàn)樾滦透焕障┭苌锸荏w光伏材料。

      馬振基

      左一為馬院士

      臺(tái)灣國(guó)立清華大學(xué),臺(tái)灣高分子學(xué)會(huì)教授,理事長(zhǎng)

      主要研究領(lǐng)域?yàn)槭┑陌┌Y診斷與治療研究。

      戴黎明

      美國(guó)凱斯西儲(chǔ)大學(xué)教授

      主要研究領(lǐng)域?yàn)樘技{米材料(碳管)在醫(yī)療和能源應(yīng)用。

      康飛宇

      清華大學(xué)教授

      主要研究領(lǐng)域?yàn)槭珜娱g化合物,石墨深加工技術(shù)。

      戴宏杰

      斯坦福大學(xué)教授

      主要研究領(lǐng)域?yàn)樘技{米管、石墨烯片。長(zhǎng)期從事碳納米材料的生長(zhǎng)合成、物理性質(zhì)研究、納米電子器件研發(fā),以及納米生物醫(yī)學(xué)以及能源材料等方面的研究,是國(guó)際碳納米材料研究領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物之一。

      劉開輝

      北京大學(xué)研究員

      主要研究領(lǐng)域?yàn)橐痪S碳納米管、納米線,二維石墨烯等。

      甘良兵

      北京大學(xué)教授

      主要研究領(lǐng)域?yàn)殚_孔富勒烯,雜富勒烯,富勒烯包合物等。

      趙宇亮

      中科院高能物理所研究員

      主要研究領(lǐng)域?yàn)楦焕障┰谀[瘤治療方法應(yīng)用等。

      朱彥武

      中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授

      主要研究方向?yàn)槭┘捌渌滦吞疾牧系闹苽浜捅碚?;納米材料的光電轉(zhuǎn)換特性;高性能能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)器件研究等。

      智林杰

      國(guó)家納米科學(xué)中心教授

      主要研究方向?yàn)楦惶技{米材料的構(gòu)建與結(jié)構(gòu)控制;高性能富碳納米材料;富碳納米材料在能源與環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用;重點(diǎn)研究以高效、清潔能源為應(yīng)用背景的多功能富碳納米材料的設(shè)計(jì)、制備、組裝及其化學(xué)及物理性質(zhì)的調(diào)節(jié)和控制等。

      朱宏偉

      清華大學(xué)材料學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師

      主要從事納米材料制備、結(jié)構(gòu)表征和性能研究等。

      冷金鳳

      濟(jì)南大學(xué)教授,有色合金及復(fù)合材料研究所副所長(zhǎng)

      長(zhǎng)期潛心從事金屬基復(fù)合材料制備及研究工作,近幾年主要致力于納米顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的高品質(zhì)制備技術(shù)及微觀機(jī)制研究,在石墨烯增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料方面已申報(bào)多項(xiàng)技術(shù)發(fā)明專利并發(fā)表多篇論文。

      史浩飛

      中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院微納制造與系統(tǒng)集成研究中心副主任

      主要從事微納加工與新型材料研究。

      邱介山

      大連理工大學(xué)化工與環(huán)境生命學(xué)部炭素材料研究室主任

      主要從事材料化工、能源化工、多相催化等方面的研究,涉及碳素、碳納米材料等。

      Rodney S.Ruoff

      著名石墨烯專家、韓國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)研究院多尺度碳材料研究中心主任、韓國(guó)蔚山國(guó)立科技大學(xué)教授。在材料領(lǐng)域尤其在碳納米材料領(lǐng)域有著深厚的造詣,曾經(jīng)在金剛石、富勒烯、納米碳管和石墨烯領(lǐng)域做出了多項(xiàng)杰出工他領(lǐng)導(dǎo)的研究小組最早研究了氧化石墨烯的制備與應(yīng)用(Nature2006)、利用銅基底生長(zhǎng)單層石墨烯薄膜(Science2009)并得到了厘米尺度石墨烯單晶(Science 2013)。

      馮冠平

      深圳清華大學(xué)研究院院長(zhǎng)

      馮冠平先生致力于石墨烯的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,從全世界帶回70多名石墨烯領(lǐng)域的人才,成立了30多家石墨烯企業(yè),被譽(yù)為“中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)奠基人”。

      Stephan Roche

      ICREA研究員,加泰羅尼亞納米科學(xué)與技術(shù)研究所(icn2)納米理論與計(jì)量組組長(zhǎng),理論物理學(xué)家

      主攻量子傳輸和納米材料設(shè)備的計(jì)算以及模型的發(fā)展。

      盧紅斌

      復(fù)旦大學(xué)教授

      主要研究方向?yàn)槭┘捌渌S材料的制備研究;石墨烯復(fù)合材料及相應(yīng)產(chǎn)品的制備;聚合物復(fù)合材料的制備及性能研究等。

      海正銀

      中國(guó)原子能科學(xué)研究院博士

      主要研究領(lǐng)域?yàn)槭┩苛虾穗姂?yīng)用。

      Luigi Colombo

      劍橋大學(xué)石墨烯中心博士

      Antonio Correia

      歐洲石墨烯大會(huì)主席

      Francesco Bonaccorso

      歐盟石墨烯旗艦計(jì)劃路線圖制定者、意大利技術(shù)研究院石墨烯中心儲(chǔ)能負(fù)責(zé)人

      Ahn Jong-Hyun

      韓國(guó)成均館大學(xué)柔性電子實(shí)驗(yàn)室教授

      主要研究領(lǐng)域?yàn)槭┰谌嵝噪娮討?yīng)用。

      Kim Sang Ouk

      韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院首席教授

      主要研究領(lǐng)域?yàn)槭﹤鞲衅鳌?/p>

      吳忠?guī)?/p>

      中科院大連化物所研究員

      主要研究領(lǐng)域?yàn)槭┘岸S材料與能源器件。

      Jari Kinaret

      歐洲石墨烯旗艦計(jì)劃主任

      主要研究領(lǐng)域?yàn)槭┖吞脊堋?/p>

      Andrea C.Ferrari

      歐洲石墨烯旗艦計(jì)劃戰(zhàn)略委員會(huì)主席

      主要研究領(lǐng)域?yàn)槿嵝噪娮?、傳感器、生物醫(yī)療。

      Vincenzo Palermo

      歐洲石墨烯旗艦計(jì)劃戰(zhàn)略委員會(huì)副主任

      Vladimir Falko

      英國(guó)曼徹斯特大學(xué)國(guó)家石墨烯研究院主任

      主要研究領(lǐng)域?yàn)殡p層石墨烯光電特性。

      Byung Hee Hong

      Graphene Research Laboratory Director

      主要研究領(lǐng)域?yàn)槭┰诠怆娖骷⒛茉磻?yīng)用。

      Soon Kyu Hong

      韓國(guó)釜山國(guó)立大學(xué)教授

      主要研究領(lǐng)域?yàn)樘脊埽κ┖K?/p>

      Rahul Raveendran Nair

      英國(guó)石墨烯工程創(chuàng)新中心教授

      主要研究領(lǐng)域?yàn)槭┓栏苛系取?/p>

      楊世和

      香港科技大學(xué)教授

      主要研究領(lǐng)域?yàn)楦焕障┬滦凸怆娹D(zhuǎn)換材料。

      Kenichiro Itami

      日本名古屋大學(xué)教授

      主要研究領(lǐng)域?yàn)橥矤钐技{米帶。

      Robert J Young

      英國(guó)石墨烯工程創(chuàng)新中心教授

      主要研究領(lǐng)域?yàn)槭┰鰪?qiáng)復(fù)合材料等。

      Seung Kwon Seol

      韓國(guó)電氣技術(shù)研究所KERI教授

      主要研究領(lǐng)域?yàn)槭?、碳管與3D打印等。

      Wang Qijie

      新加坡南陽(yáng)理工大學(xué)副教授

      主要研究領(lǐng)域?yàn)槭﹫D像傳感器等。

      Vittorio Pellegrini

      意大利技術(shù)研究院(IIT)石墨烯中心主任

      主要研究領(lǐng)域?yàn)槭┲苽浼捌湓趦?chǔ)能、高分子復(fù)合材料、纖維復(fù)合材料等方面的應(yīng)用等。

      Il-Young Song

      韓國(guó)三星集團(tuán)高級(jí)工程師

      主要研究領(lǐng)域?yàn)槭┐蟊∧ぶ苽浼霸O(shè)備開發(fā)等。

      Tianyi Yang

      日本東芝研究科學(xué)家

      Tao Hong

      日本索尼鋰鋰電池研發(fā)工程師

      Kosuke Nagashio

      日本東京大學(xué)教授

      主要研究領(lǐng)域?yàn)槭╇娮犹匦浴⒔缑嫘袨榈取?/p>

      戴貴平

      北卡中央大學(xué)教授

      主要研究領(lǐng)域?yàn)槭╀囯x子電池。

      Gianluca Fiori

      比薩大學(xué)信息工程學(xué)院教授

      Alberto Bianco

      法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心教授

      劉建影

      上海大學(xué)&查爾姆斯理工大學(xué)教授

      阮殿波

      寧波中車新能源科技有限公司博士(總工程師)

      張華

      南洋理工大學(xué)教授

      主要研究方向

      1.Synthesis of noble metal nanostructures;

      2.Investigation of electrocatalytic behavior of novel nanomaterials;

      3.Synthesis of covalent organic frameworks(COFs);

      4.Computational chemistry related to novel 2D nanomaterials(such as metal dichalcogenide nanosheets, metal and semiconducting nanoplates, etc.)。

      Norbert Fabricius

      卡爾斯魯厄理工學(xué)院教授(德國(guó))

      在卡爾斯魯厄理工學(xué)院主要負(fù)責(zé)“微系統(tǒng)技術(shù)”“納米技術(shù)”等項(xiàng)目。

      Felice Torrisi

      博士,劍橋大學(xué)劍橋石墨烯中心的研究助理,三一學(xué)院研究員。

      主要研究領(lǐng)域涉及石墨烯和二維納米材料分散體,油墨和涂料的開發(fā)以及它們?cè)趶?fù)合材料領(lǐng)域中的應(yīng)用?;贔elice Torrisi博士的研究成果在印刷柔性/可拉伸電子和光電子器件中有良好的應(yīng)用。

      Pedro Gómez-Romero

      西班牙巴塞羅那材料科學(xué)研究所高級(jí)研究科學(xué)家

      主要從事導(dǎo)電高分子與氧化物材料的研究,并開發(fā)其在燃料電池,鋰電池和超級(jí)電容器等領(lǐng)域的應(yīng)用。

      Dusan Losic

      澳大利亞石墨烯研究和產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)軍人物、阿德萊德大學(xué)石墨烯中心主任

      其團(tuán)隊(duì)研究涵蓋石墨烯化學(xué),材料科學(xué),工程學(xué),生物學(xué),納米應(yīng)用醫(yī)藥學(xué)等多個(gè)學(xué)科,以及新納米材料的研究工藝與設(shè)備,旨在解決健康、環(huán)境和農(nóng)業(yè)等方面的現(xiàn)實(shí)問題。

      Alain Pénicaud

      法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心主任

      發(fā)展了溶解碳納米材料(碳納米管,石墨烯等)的方法,特別是熵驅(qū)動(dòng)的熱力學(xué)與解離,最重要的是溶解過程無(wú)需超聲。

      吳恒安

      中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授

      主要研究領(lǐng)域?yàn)槭┳韪舨牧系取?/p>

      王晶晶

      中船重工725所廈門分院副院長(zhǎng)

      主要研究領(lǐng)域?yàn)槭┲胤栏苛系取?/p>

      金章教

      香港科技大學(xué)教授

      主要研究領(lǐng)域?yàn)樘技{米管/聚合物納米復(fù)合材料等。

      張亞妮

      西北工業(yè)大學(xué)副教授

      主要研究領(lǐng)域?yàn)槎ㄏ蛱技{米管及其連續(xù)纖維在儲(chǔ)能與輕質(zhì)防彈領(lǐng)域的應(yīng)用等。

      Barbaros ZYILMAZ

      新加坡國(guó)立大學(xué)石墨烯研究中心主任

      主要研究領(lǐng)域?yàn)槭┤嵝源┐鞯取?/p>

      第五篇:基于金屬納米槽網(wǎng)格的透明電極的研究

      基于金屬納米槽網(wǎng)格的透明電極研究

      透明導(dǎo)電電極是許多柔韌性的光電設(shè)備的重要組件,包括觸屏和電子交換機(jī)。銦錫氧化物薄膜——是典型的透明電極材料——表現(xiàn)了優(yōu)越的電學(xué)行為,但是,薄膜易碎,且有低的紅外線透光度和較低的材料儲(chǔ)備,這使得它在現(xiàn)實(shí)工業(yè)上的應(yīng)用受到阻礙。最近發(fā)布的一些報(bào)道,例如導(dǎo)電聚合物,碳納米管和石墨烯都可以替代它。然而,盡管這樣會(huì)使它的柔韌性顯著提高,但是以碳為基體的材料的光電性能所表現(xiàn)的低導(dǎo)電性給了它很大的局限性。其他的一些例子包括金屬基納米電極能夠達(dá)到在90%的透光率下,薄膜電阻可以小于10Ω,這是由于金屬高的導(dǎo)電性造成的。為了達(dá)到這些性能,金屬納米線必須無(wú)缺陷,導(dǎo)電性接近他們?cè)谌萘可系牡闹?,使線與線的連接點(diǎn)的數(shù)量盡可能的小,呈現(xiàn)出小的連接電阻。這里我們提出一個(gè)簡(jiǎn)單地制作過程,根據(jù)我們?nèi)康男枨髞碇圃煲环N新的具有優(yōu)良光電子性能(2Ω的薄膜電阻,90%的透光率)和在拉伸與彎曲作用下保持良好的機(jī)械柔韌性的透明導(dǎo)電電極。這種電極是由獨(dú)立的金屬納米槽網(wǎng)絡(luò)組成以及被生產(chǎn)要通過靜電紡絲和金屬沉積的過程。我通過制作一個(gè)柔韌性好的觸摸屏和一個(gè)透明導(dǎo)電膠帶的方式來證明透明導(dǎo)電電極在實(shí)際中的應(yīng)用。

      用掃描電子顯微鏡(SEM)來表征納米槽的微觀結(jié)構(gòu)。圖1b是了納米槽網(wǎng)格的典型結(jié)構(gòu),在這種情況下,一個(gè)均勻的相互纏結(jié)的金納米網(wǎng)格網(wǎng)狀物的寬度達(dá)到400納米,長(zhǎng)度超過1毫米。在金屬沉積物中,獨(dú)特的納米網(wǎng)格在它們的結(jié)點(diǎn)位置自然地相互聯(lián)結(jié)在一起是很重要的(如圖1b)。合成的納米槽的SEM圖像證實(shí)了聚合物纖維模板得到了充分的變形,通過凹截面清除固體帶狀物。水槽的厚度是80納米左右,通過改變金屬沉積的時(shí)間來獲取不同的槽的厚度。每個(gè)水槽平均寬度406nm(如圖S6),并能通過用靜電紡絲的手段控制聚合物纖維模板的直徑來完成調(diào)整。圖一展示了金納米槽成功附著在不同表面,這些表面包括載玻片,PET塑料制品,紙,紡織品和曲面玻璃燒瓶,它們?nèi)繘]有表面處理,也沒有制作全部的表面高傳導(dǎo)(圖1d,如圖s9)。納米槽很牢固的吸附在基底上,且不能被膠帶剝落(添加影片S1)。

      超過80nm的金屬薄膜通常具有低的透明度,但是金屬納米槽具有高的透明度(如圖S10)。圖2a將各種表面電阻Rs以玻璃為基片的金屬納米槽電極的透明度進(jìn)行劃分。銅,金和銀納米槽在90%的透光率下的電阻值分別為2.8Ω和10Ω。銅納米槽網(wǎng)格表現(xiàn)出最好的性能——透光率為90%2的電阻為20Ω,95%時(shí)為10Ω,以及97%時(shí)電阻為17Ω——這一性能可以與最先進(jìn)的ITO相媲美,而且優(yōu)于其他透明導(dǎo)電電極,例如那些以石墨烯,碳納米管為基體的薄膜,可溶解加工的銀納米線或銅納米線以及金屬網(wǎng)絡(luò)、薄的金屬片和導(dǎo)電聚合物。

      (圖1 納米槽的制造和的轉(zhuǎn)移過程。a,聚合物納米線模板制造納米槽過程的原理圖。聚合物納米線模板通過靜電紡絲,選擇優(yōu)質(zhì)材料,用標(biāo)準(zhǔn)薄膜沉積技術(shù)來進(jìn)行涂層。纖維涂層通過固體基片被轉(zhuǎn)移?;S后被浸在水或者有機(jī)溶劑用以清除聚合物纖維模板。b,金納米槽網(wǎng)格和兩個(gè)納米槽的連接點(diǎn)的SEM圖。c,獨(dú)立的金納米槽的SEM橫截面圖片展示了凹形形狀d,金納米槽網(wǎng)格能夠簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)移到各種基體上,包括玻璃載片,PET塑料,紙,紡織品和曲面玻璃燒瓶(從左往右))

      納米槽電極的這種卓越的性能歸因于以下幾種重要因素。首先,金屬納米槽是由用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的沉積薄膜工藝生產(chǎn)出來的,沉積工藝生產(chǎn)了高質(zhì)量的金屬。例如,一個(gè)單獨(dú)的金納米槽有2.2×105Scm-1 的電導(dǎo)率(通過四點(diǎn)探針來衡量),這個(gè)可以與他的多晶容量值相比(4.1×105Scm-1)(圖2b,以及圖S12和S13)。相對(duì)于與他們的大部分同類物品相比,納米結(jié)構(gòu)的金屬通常有更低的導(dǎo)電性的這個(gè)數(shù)據(jù)是很重要的,在合成期間也許由于雜質(zhì)的生成,減少了結(jié)晶質(zhì)量,在表面有污垢或表面活性劑,以及電子散射。例如單晶的銀納米線的導(dǎo)電性大約低于多晶的十倍。相反的,我們的納米槽展現(xiàn)的電導(dǎo)率接近多晶的一半,可能是由于蒸發(fā)造成的結(jié)果,生產(chǎn)了清潔和高質(zhì)量的金屬。

      第二,納米槽形成了高度均勻、相互聯(lián)結(jié)的網(wǎng)格狀。這些納米槽電極的特性由滲透理論描述出來(如圖S11)。這些納米槽網(wǎng)格需要有特殊的過濾參數(shù)來完成高性能透明導(dǎo)電電極(如表S1)。它表明過濾參數(shù)主要依賴于網(wǎng)格的均勻性。改進(jìn)方案之所以能夠被觀察歸因于網(wǎng)格在空間上的一致性,這個(gè)網(wǎng)格是通過靜電紡絲的方法均勻分布在聚合物納米線模板上完成的。納米槽網(wǎng)格的這種互相聯(lián)結(jié)的結(jié)構(gòu)也避免產(chǎn)生了大量的連接電阻,金屬納米線網(wǎng)格中的普通障礙物。

      第三,納米槽的凹形減少了電磁的橫截面,相對(duì)于平的納米條允許了更多的可見光通過。(如圖S15)金屬納米槽網(wǎng)格表現(xiàn)出了一個(gè)從300nm到2000nm的透明光譜(圖2c,如圖S16)。一些光電設(shè)備通過一些額外的彩色修正部件得到令人滿意的寬頻光譜,使紅外傳感器和偵測(cè)器的應(yīng)用成為可能,以及能夠通過利用紅外光譜提高太陽(yáng)能電池的效率(常見的ITO導(dǎo)體變得幾乎不透明)。

      化學(xué)穩(wěn)定性是透明導(dǎo)電的另一個(gè)需要我們注意的重點(diǎn)。附加圖S17展示了各種金屬納米槽網(wǎng)格在受到高溫和濕度的影響時(shí)電阻的改變。通過表面鈍化使化學(xué)穩(wěn)定性提高,以及證明我們之前對(duì)銅納米線做的研究。納米槽的鈍化已經(jīng)超出了我們當(dāng)前的研究范圍,它將成為未來的研究課題。

      我們的金屬納米槽網(wǎng)格是可以彎曲的,且能伸展、能折疊。為了檢測(cè)他們的機(jī)械性能,我們將納米網(wǎng)格轉(zhuǎn)移到178μm厚的PET基片上,彎曲這個(gè)薄膜達(dá)到2mm的半徑范圍或者彎曲2000次,使薄膜厚度達(dá)到20mm。彎曲之后再次測(cè)試這個(gè)透明電極,我們沒有發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電性有顯著的衰減。但是與此相反的是ITO薄膜在彎曲小于50毫米,或者彎曲20毫米超過20次之后導(dǎo)電性有嚴(yán)重的衰減。透明電極的延展性通過轉(zhuǎn)移納米槽網(wǎng)格纖維底片來檢測(cè),而不是表面活化。在單向拉伸產(chǎn)生50%的應(yīng)變時(shí)薄膜的電阻增加了40%,它可以與碳納米基的透明彈性導(dǎo)體的性能相比,而且在很大程度上對(duì)于相似厚度的金屬薄膜在電阻上還有很顯著的增加。

      將納米槽網(wǎng)格轉(zhuǎn)移到了紙上來測(cè)試其在極端條件下的機(jī)械性能。把電極壓碎然后展開在紙上,我們發(fā)現(xiàn)電極仍保持導(dǎo)電性,且在電阻上僅僅發(fā)生了有限的改變(如圖3a,以及S18)。這個(gè)機(jī)械學(xué)上的原理是,在折疊期間納米槽仍保持連續(xù),經(jīng)過納米級(jí)變形來緩和外部壓力。而且從SEM圖中可以看出,獨(dú)立的金屬納米槽網(wǎng)格能夠折疊而不會(huì)破損。這些耐用的納米槽網(wǎng)格也能夠轉(zhuǎn)移到商業(yè)的透明膠帶上去,可以生產(chǎn)透明導(dǎo)電膠帶。這個(gè)透明導(dǎo)電膠帶能夠很容易的黏住材料表面,且不需要表面處理而使材料表面導(dǎo)電。這個(gè)新的技術(shù)也許能簡(jiǎn)單地用運(yùn)在光電設(shè)備集成上,也可以擴(kuò)大透明導(dǎo)電電極應(yīng)用的領(lǐng)域。

      由于金屬納米槽電極的一些優(yōu)勢(shì),包括容易制作,不需要轉(zhuǎn)移,高的透明度和良好的柔韌性,因此這些電極也能夠應(yīng)用在實(shí)際的光電設(shè)備上。事實(shí)上,我們已經(jīng)展示了一個(gè)高性能的納米槽,并與有抵抗性的觸摸屏裝置合為一體。這個(gè)裝置的操作展示在動(dòng)畫S3。

      最后,連續(xù)的金屬納米槽獨(dú)特的凹形和納米級(jí)尺寸也可以引起一些光學(xué)特性。為了理解入射光掃描和納米槽之間的作用關(guān)系,我們用數(shù)字解決麥克斯韋方程,并獲得納米槽周圍光強(qiáng)度的擬域分布。我們的仿真預(yù)言了局部“光集中”現(xiàn)象與結(jié)構(gòu)有關(guān),在金屬納米槽附近有效的聚合了光。對(duì)于橫向磁場(chǎng)極化,掃描強(qiáng)度幾乎是表面離子效應(yīng)環(huán)繞功能區(qū)內(nèi)部的七倍。有趣的是,橫斷面電子極化,甚至沒有表面離子效應(yīng),納米槽仍然能夠提供一個(gè)有效的的輕聚合效果,包括通過中心6.5處的因素使掃描強(qiáng)度加強(qiáng)。這是由于功能區(qū)獨(dú)特的橫截面,宏觀水槽反光鏡的活動(dòng)是為了獲取中心掃描強(qiáng)度的最大值。這種獨(dú)特的局部光聚合效應(yīng)在一些光電子的應(yīng)用上是有希望的,包括太陽(yáng)能電池,太陽(yáng)能燃料,光輔助局部化學(xué)反應(yīng)以及光量傳感器等。

      總之,我們發(fā)現(xiàn)金屬納米槽透明導(dǎo)電電極表現(xiàn)出卓越的光電子性能(對(duì)比同等級(jí)的ITO)和優(yōu)越的機(jī)械性能(能夠忍受巨大的彎曲和拉伸應(yīng)力)。它們的合成是基于標(biāo)準(zhǔn)的靜電紡絲和金屬沉積技術(shù),能夠簡(jiǎn)易的合成并能被人們?nèi)菀捉邮堋_@樣的金屬納米槽電極能夠取代ITO,它可以廣泛的應(yīng)用在太陽(yáng)能電池,觸摸傳感器以及平板顯示器,還可以用于一些新型的應(yīng)用領(lǐng)域例如柔韌電子和皮膚傳感器。

      方法:

      納米槽的制作:高分子納米纖維模板通過靜電紡絲合成,低成本和高質(zhì)量制備連續(xù)超長(zhǎng)的納米纖維是一項(xiàng)卓越的技術(shù)??扇苡谒木酆衔锇≒VA和PVP,被用作原材料來生產(chǎn)自然可降解的聚合物模板。前驅(qū)體溶液是通過將聚合粉添加到去離子水中,然后加熱到80℃保持10小時(shí)來制備的。

      15kv的電壓被用到高電壓源的溶液。獨(dú)立的纖維逐步形成一個(gè)網(wǎng)格,收集在銅的框架上。納米纖維的密度通過改變靜電紡絲的時(shí)間來控制。金屬納米槽通過鉻、金、銅、銀和鋁、白金和鎳的電子束蒸發(fā)來形成一個(gè)1×10-6Pa的底面壓力。對(duì)于應(yīng)用在透明電極的金屬納米槽網(wǎng)格,在一個(gè)恒定的10nm厚度的地方放了全部的金屬,除非有其他說明。在蒸發(fā)期間式樣的溫度維持在60℃以下。硅和ITO納米槽的產(chǎn)生是基于125W的低功率和5托的壓力電磁噴射而產(chǎn)生的。值得注意的是納米槽的質(zhì)量會(huì)受到聚合物模板的選擇的影響。因此,PVP納米纖維模板通過金,鉑,硅和ITO的納米槽來選擇,然而PVA納米纖維模板被用在銅,銀和鋁上。(蒸鍍是將待成膜的物質(zhì)置于真空中進(jìn)行蒸發(fā)或升華,使之在工件或基片表面析出的過程。)

      對(duì)于光學(xué)和電學(xué)的的描述。這個(gè)薄膜的電阻用四點(diǎn)探針裝配的萬(wàn)用表來測(cè)量,以便排除接觸電阻。納米槽的導(dǎo)電性是用一個(gè)獨(dú)立的納米槽裝置來決定的。對(duì)導(dǎo)電網(wǎng)格用乙醇進(jìn)行超聲處理,以形成懸浮的單個(gè)的納米槽。納米槽澆鑄到氧化硅基體上,并且用標(biāo)準(zhǔn)的電子束影印和鉻或金的熱蒸發(fā)的手段將圖案印到裝置上。納米槽裝置用安捷倫科技公司B1500A半導(dǎo)體裝置分析儀來進(jìn)行測(cè)量。用石英鎢鹵族燈作為光源來測(cè)量透光率,外加單色儀來控制波長(zhǎng)。虹膜和凸透鏡用來聚焦光線到1mm×2mm,而且分束器將光線分離成完整的球面和光電二極管。為了強(qiáng)有力的校準(zhǔn)光,將光電二極管與靜電計(jì)相連。將樣品放在積分球面上,因此球面光,漫射光和薄霧全部被包含進(jìn)去。同一玻璃載片被用來參考。一個(gè)能量測(cè)算單位被用來衡量來自積分球的光電流,透射比基于參考平面的玻璃滑動(dòng)來計(jì)算。因此,標(biāo)準(zhǔn)的透射比不包括玻璃基板的透射比。

      觸摸屏裝置的制作。四線模擬觸摸屏裝置是由來自TVI電子工業(yè)重裝的。用一個(gè)PET薄膜和ITO玻璃塊的ITO電極組成2.8英寸的一個(gè)裝置,通過聚合物墊片方格來隔開。在重建裝置中,ITO和PET薄膜被一個(gè)178μm厚的PET的金納米槽網(wǎng)格所代替。為了制備金納米槽透明導(dǎo)電電極原件,金納米槽網(wǎng)格被移動(dòng)到PET基片,然后用具有塑料硬膜的400nm厚的銅線對(duì)其進(jìn)行圖案裝飾。銅電路允許金納米槽電極與商業(yè)的控制器結(jié)合,而且它與計(jì)算機(jī)形成界面。三明治結(jié)構(gòu)的裝置最終被雙面膠帶密封了。測(cè)試的軟件也是由商家提供。

      圖1為聚合物納米纖維模板制備納米槽的原理圖。聚合物納米纖維模板第一次通過靜電紡絲的方式來制備,然后涂上上等材料用標(biāo)準(zhǔn)的薄膜沉積技術(shù)。這個(gè)涂層纖維被轉(zhuǎn)移到固體基片上。為了溶解掉聚合物纖維模板這個(gè)基片隨后被浸在水里或者有機(jī)溶劑。

      圖2為金屬納米槽網(wǎng)絡(luò)(左)和兩個(gè)納米槽的接點(diǎn)的頂視SEM圖片。

      圖3單壁金屬納米槽的橫截面SEM圖片,展示了它的凹面形。

      圖4金屬納米槽網(wǎng)絡(luò)能夠很容易的轉(zhuǎn)移到各種基片上,包括玻璃載片,PET塑料制品,紡織品和曲面玻璃燒瓶(如圖從左向右)。

      銅,金,銀和鋁納米槽網(wǎng)絡(luò)的表面電阻和透光率的對(duì)比,這可以通過滲透理論來描述。ITO,碳納米管,石墨烯,銀納米線,銀網(wǎng)格以及鍍鎳薄膜表現(xiàn)出的性能作對(duì)比。值得注意的是提到的透射比并不包括基片的透射比。

      D,對(duì)在178微米厚的PET基體上涂抹ITO薄膜以及金納米槽網(wǎng)格的透明電極組合在彎曲下電阻的變化。E,金納米槽電極和ITO電極涂抹在PET薄膜上在10mm的半徑范圍上彎折不同次數(shù)對(duì)電阻的影響。F,對(duì)可伸展的透明電極包含涂在0.5mm厚的PDMS的基底上的金納米槽網(wǎng)格進(jìn)行拉伸來看對(duì)Rs的影響。金薄膜相對(duì)于納米槽發(fā)生了很快的退化。

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