摘 要： 未来电子设备对于制备材料的导电性、导热性、透过性以及材料的结构特性都会提出更高的要求。在诸多新型材料中, 银纳米线材料展现出来的特性显现出十分广阔的前景。同时因其柔性、低成本以及较为容易的制备方法, 使它可能成为代替成本较高、稀缺且易碎的铟锡氧化物 (ITO) 材料。对银纳米线与银纳米网格材料的制备方法进行分析, 以此更好地了解银纳米线性质, 便于应用。
关键词： 光电器件; 银纳米线材料; ITO;
1、 银纳米线透明导体材料
现如今, 越来越多的新型设备对制作材料的导电性和透明性要求变得更高。例如, 触摸板、电子纸、太阳能电池等。伴随着这些新型设备的应用使透明电极在工业上的运用也越发的深入。与此同时, 许多研究组在探究透明导体材料最佳光电性质上投入大量的时间与精力。
现行工业技术与主流的科学研究方向仍是以透明氧化物晶体管为主。如铟锡氧化物 (ITO) , 氟掺杂锡的氧化物 (FTO) 以及铝掺杂锌的氧化物 (AZO) 。伴随着新型设备的发展, 设备要求制备电极的材料在满足大规模制备的条件下, 还必须具备柔性的特点。对于制备电极的材料来说, 材料的透过性、热稳定性、导电特性是在材料选择时的几个关键条件。在选材时除了考虑材料的基本特性外还要考虑制备时是否需要特殊的制备环境, 如高温环境、真空环境等。本文所述的银纳米线材料属于柔性透明材料中的一种, 它有较高的导电性和热导率同时还具备柔性透明的特点。在未来设备的普及与发展过程中, 银纳米线透明导体材料拥有十分美好的前景。
在实验室中可以依据不同的实验条件去制备不同形态的银纳米线, 总结了一些制备方法如微波法、电化学技术。通过实际比较这些方法后, 多元醇制备银纳米线的方法展现出了十分美好的前景。多元醇法所需要的材料可以从目前已有的材料中提取, 在能够大规模生产的同时, 制作的成本也不高。利用溶液法制备银纳米线通常会使用乙二醇作为还原剂。在制备银纳米线时为了从同性的纳米颗粒溶液中获得线性生长的银纳米线, 就需要抑制不同方向的生长。第一个提出构建银纳米线网络的团队是Xia组, 利用乙二醇还原溶液中的硝酸银, 在加入乙二醇溶液之前还需要将成核剂和聚乙烯吡咯烷酮 (PVP) 一同加入混合到溶液中。在这个反应中PVP所起到的作用是生长导向剂和封端剂, 它能够控制银纳米粒子在不同表面覆盖的速率。由于乙二醇能稳定的溶解硝酸银和PVP, 再加上它的沸点很高 (196℃) , 使其成为在高温下合成银纳米线的重要材料。
2、 银纳米线网格材料的制备
透明导体材料的发展离不开纳米结构的支持, 两者只有彼此依托才能实现共同发展。因此, 随着新型设备的普及与发展, 时代对透明导体材料的要求也不断提高, 加快研发更为简单、可靠、成本更低的纳米线排列技术是非常必要的。在将纳米线排列为有序或自由的网络时, 自主控制网络的光电特性是非常关键的技术。自由排列的纳米线网络可以通过溶液法来获得, 例如喷涂法, 落模铸造法, 旋转涂布法等。溶液法与低温条件下的沉积过程配合也十分完美, 并且不需要任何的真空设备。除此之外, 如喷涂法做成的表面柔性较好且容易伸缩。滴涂法操作简单且成本较低, 但是若要将银纳米线溶液沉积滴涂在薄膜上时仍然存在着一些困难。在将纳米线溶液滴涂在薄膜基底上时, 溶液的蒸发会出现一定的不均匀性, 这样的反应称之为咖啡环效应。当使用空气喷涂的方法时便可以得到均匀的薄膜, 形成的薄膜更有利于形成性能较高的银纳米线网络。
目前如何获得具备可控性的纳米线排列方式成为时下较热的话题。在氧化物纳米模板中, 通常利用氧化铝作为阳极来分离和排列纳米线, 还有一些研究组独立研究使用的技术有控制浸覆涂布技术、直接凹版印刷以及静电纺丝等都产生了高质量有序的纳米线阵列。在设备集成方面, 薄膜的表面粗糙度和纳米线之间的接触电阻是非常重要的一个性质, Zeng 组提出将纳米线通过湿化学法嵌入到透明聚合物中, 可以将金属纳米线网络夹在2个ZnO面板之间。然后通过退火处理可以有效降低连接处电阻的阻值。将纳米线网络嵌入到氧化物材料可以用来防止银纳米线网络产生热分解。
3 、结语
现今有多项调查显示, 银纳米线网格可以应用于柔性太阳能电池、柔性显示屏和柔性电子行业中。鉴于银纳米线材料在这些应用中的成功实现, 使金属纳米网格得以继续深入研究, 并且在未来的发展中展现出来了十分广阔的前景。
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