市場需要液晶顯示器和其他電子產(chǎn)品，這持續(xù)抬高了銦的價格，這種材料可制備銦錫氧化物（ITO：indium tin oxide）透明電極，以用于這些設(shè)備，科學(xué)家們一直在尋找一種成本更低，更有活力的替代品，特別是為了用于未來柔性電子產(chǎn)品。
 銀納米線網(wǎng)。清晰的導(dǎo)體：這幅掃描電子顯微鏡圖像顯示，透明導(dǎo)電薄膜包含銀納米線（明顯像線條）、鈦納米粒子和導(dǎo)電聚合物。 來源：加州大學(xué)洛杉磯分校 |
除了昂貴的價格，銦錫氧化物還有幾個缺點(diǎn)。它很脆，這就使它實(shí)際上不能用于柔性顯示器和太陽能電池，而且也缺乏可用的銦，這種元素主要見于亞洲。此外，銦錫氧化物薄膜的生產(chǎn)效率相對較低。
現(xiàn)在，加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）的研究人員在美國化學(xué)學(xué)會（ACS）《納米》（Nano）雜志上報(bào)道，他們已經(jīng)開發(fā)出一種獨(dú)特的方法，可以生產(chǎn)透明電極，使用的是銀納米線，也結(jié)合其他納米材料。新的電極是柔性的，而且高度導(dǎo)電，克服了與銦錫氧化物相關(guān)的局限性。
一段時間以來，銀納米線（AgNW）網(wǎng)已被視為很有前途的候選材料，可以取代銦錫氧化物，因?yàn)樗鼈兪侨嵝缘模織l線都高度導(dǎo)電。但是，往往需要復(fù)雜的加工，以熔化交叉的銀納米線，實(shí)現(xiàn)低電阻和良好的底材附著力。為了解決這個問題，加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員證明，熔化銀納米線時，采用金屬氧化物納米粒子和有機(jī)聚合物，他們就可以有效地生產(chǎn)出高度透明的導(dǎo)體。
這一研究小組代表著一項(xiàng)協(xié)作，參與者有加州大學(xué)洛杉磯分校亨利•薩繆里工程和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院（Henry Samueli School of Engineering and Applied Science）材料科學(xué)與工程系，加州大學(xué)洛杉磯分校文學(xué)和科學(xué)學(xué)院化學(xué)與生物化學(xué)系，以及加州大學(xué)洛杉磯分校加州納米系統(tǒng)研究所（CNSI：California NanoSystems Institute）。
小組領(lǐng)導(dǎo)楊陽（Yang Yang）是材料科學(xué)與工程教授，保羅•魏斯（Paul Weiss）是加州納米技術(shù)研究所主任，材料科學(xué)與工程教授，也是化學(xué)和生物化學(xué)教授。
“在這項(xiàng)工作中，我們演示了一種簡單而有效的解決方法，可制成高導(dǎo)電的銀納米粒子復(fù)合薄膜，這種薄膜具有優(yōu)良的光學(xué)透明度和機(jī)械性能，”楊陽說，他是加州納米系統(tǒng)研究所納米可再生能源中心主任。“這是迄今為止最好的解決方法：處理過的透明電極可兼容多種基材選擇。”
科學(xué)家們可以輕松地用這種納米線噴涂表面，做成一個透明墊子，但挑戰(zhàn)是使銀納米線更安全地附著到表面，又不需要極端溫度（200℃）或高壓力，這些步驟會使納米材料較少兼容敏感的有機(jī)材料，這些材料通常用于制備柔性電子產(chǎn)品。
為了迎接這一挑戰(zhàn)，論文的第一作者朱芮（Rui Zhu）開發(fā)出一種低溫方法，用銀納米線制備高性能透明電極，這需要噴涂一種獨(dú)特化合的納米材料。
首先，研究人員要在表面噴上一種市售的銀納米線溶液。然后，他們用二氧化鈦納米粒子溶液處理這種納米線，制成一種混合薄膜。薄膜干燥后，毛細(xì)力會把納米線拉到一起，這可以提高薄膜的導(dǎo)電性。然后，科學(xué)家給這種薄膜涂上一層導(dǎo)電聚合物，以增強(qiáng)導(dǎo)線對表面的附著力。
這種銀納米粒子復(fù)合網(wǎng)格具有高導(dǎo)電性，也具有優(yōu)良的光學(xué)透明度和力學(xué)性能。研究小組制作太陽能電池，也采用這種新電極，而且發(fā)現(xiàn)，它們的性能可媲美銦錫氧化物制成的太陽能電池。
這項(xiàng)研究獲得的支持來自海軍研究辦公室（Office of Naval Research）和卡夫利基金會（Kavli Foundation）。
