【摘 要】
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在科技日新月异的今天,透明电极作为许多电子设备的必要组分,市场对其需求量越来越大,各种新兴电子产品对透明电极的性能要求也越来越高。银纳米线(AgNW)基透明电极由于具有良好的柔性和优异的光电性能,有望替代传统氧化铟锡(ITO),成为新一代透明电极,得到了国内外专家学者的关注。其次,柔性传感器由于其在可穿戴电子设备、医学领域、计算机领域、人工智能领域都具有广泛应用,因此也得到了极大关注,吸引了研究者
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在科技日新月异的今天,透明电极作为许多电子设备的必要组分,市场对其需求量越来越大,各种新兴电子产品对透明电极的性能要求也越来越高。银纳米线(AgNW)基透明电极由于具有良好的柔性和优异的光电性能,有望替代传统氧化铟锡(ITO),成为新一代透明电极,得到了国内外专家学者的关注。其次,柔性传感器由于其在可穿戴电子设备、医学领域、计算机领域、人工智能领域都具有广泛应用,因此也得到了极大关注,吸引了研究者对其灵敏度与线性度进行研究。论文主要从以下两方面开展研究工作:1.以透明聚酰亚胺(PI)薄膜作为衬底,采用喷涂法制备了AgNWs基柔性透明电极。但传统喷涂法制备得到的薄膜存在纳米线分布不均匀,表面粗糙度过大等缺点,可能会对后续制备的器件性能产生不良影响。并且由于纳米线与纳米线之间的接触电阻过大,薄膜的表面电阻有进一步降低的空间。实验通过改进传统喷涂法,创新性的在喷涂过程中引入直流(DC)电场并优化了电压值,使AgNWs在形成薄膜的过程中受静电排斥形成规则的网格排布,从而使纳米线在衬底上分布更加均匀,减小了薄膜的表面粗糙度。在网格薄膜形成后,进行plasma后处理,通过优化plasma处理的功率和时间,实现了对AgNWs的焊接,进一步降低了薄膜的表面电阻,最终获得了品质因子(FOM)为5.52×10-2Ω-1的柔性AgNWs网格透明电极。经过一系列表征和测试后发现,柔性AgNWs透明电极不会产生莫尔纹,薄膜在多次弯曲测试后,依然能够保持良好的光电性能,表明该薄膜在柔性电子器件领域具有巨大的应用前景。2.采用简单的浸渍干燥法,制备了柔性MXene-AgNWs压阻式应力传感器并优化了AgNWs溶液的浓度。通过对传感器进行电学测试后发现,相比于传统的AgNWs压阻传感器,MXene二维材料的加入对MXene-AgNWs压阻传感器在低压区间和高压区间的灵敏度的提升都有积极作用。进一步的,在对传感器的电流变化率和压力变化量进行Pearson相关系数分析后发现,MXene的加入能明显提升传感器的线性度。传感器性能的提升归因于加入MXene材料后,使传感器在接受应力时导电材料的欧姆接触更加充分,因此具有更高的线性度。AgNWs被二维材料MXene覆盖后,使AgNWs不易从聚氨酯基体上脱落,能够在一定程度上延长器件的使用寿命,且制备方法简单,具备大规模商业化生产的潜力。
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