研究目的
研究基于碳纳米管和银纳米线的三层夹心结构导电薄膜的制备与性能,用于电子设备中的可拉伸互连。
研究成果
三层导电薄膜(尤其是具有增强界面相互作用的CNT-sAgNW-CNT结构)展现出高延展性(>250%应变)、微弱压阻效应及重复形变下的优异耐久性,适用于可穿戴电子设备的柔性互连。苯硫醇表面改性提升了稳定性,该制备方法能有效制造强健的柔性导体。
研究不足
导电薄膜因厚度大和沉积密度高而不透明,限制了透明度。表面改性和封装工艺可能引入变数。该研究聚焦于特定纳米材料,可能不适用于其他材料或更大规模的应用。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用连续真空过滤法制备了具有不同堆叠顺序(AgNW-CNT-AgNW、CNT-AgNW-CNT、CNT-sAgNW-CNT)的三层导电薄膜,并将其封装于硅橡胶中制成可拉伸互连结构。通过苯甲基硫醇对银纳米线进行表面改性以增强界面相互作用。
2:样品选择与数据来源:
银纳米线(AgNWs)和多壁碳纳米管(CNTs)采购自供应商。样品制备为条形互连结构用于测试。
3:实验设备与材料清单:
材料包括银纳米线(直径90±20 nm,长度30 μm,1 wt.%异丙醇溶液,Blue Nano公司)、碳纳米管(直径65±25 nm,长度>10 μm,Golden Innovation公司)、苯甲基硫醇(99%,Alfa Aesar)、SDS表面活性剂(99%,Acros)、硅橡胶(SCT-4023-1,Tennitech公司)、PVDF滤膜(孔径0.45 μm,Chrom Tech公司)及多种表征测量仪器。
4:45 μm,Chrom Tech公司)及多种表征测量仪器。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:通过真空过滤沉积导电薄膜,转移至硅橡胶基底并封装,采用铜箔和银浆连线。循环拉伸弯曲测试中采用双探针法配合数字万用表测量电阻值。表征手段包含扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱及光学显微镜。
5:数据分析方法:
根据测量数据计算方阻与电导率。XPS数据采用高斯-洛伦兹函数解卷积处理。分析电阻变化与应变及循环次数的函数关系。
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X-ray Diffractometer
AXS Gmbh
Bruker
Used to analyze the crystalline structure of nanomaterials.
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Transmission Electron Microscope
JEM-1400
JEOL
Used to obtain micrographs of silver nanowires.
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Raman Spectrophotometer
Ventuno-21
Jasco
Used to examine surface modifications via Raman spectroscopy.
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Field Emission Scanning Electron Microscope
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Used to investigate surface morphology of conductive films.
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Optical Microscope
Leica DMLM
Leica
Used to observe surface morphology at low magnification.
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Digital Multimeter
Keithley 2000
Keithley
Used to measure electrical resistance and power LED demonstrations.
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Bath-type Sonicator
DC200H
Delta
Used for sonicating and dispersing sAgNW suspensions.
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Silver Nanowires
diameter 90 ± 20 nm, length 30 μm
Blue Nano Inc.
Used as a conductive component in the hybrid films for stretchable interconnects.
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Multi-walled Carbon Nanotubes
diameter 65 ± 25 nm, length >10 μm
Golden Innovation Business Co.
Used as a conductive component in the hybrid films for stretchable interconnects.
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Benzyl Mercaptan
99%
Alfa Aesar
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Sodium Dodecyl Sulfate
99%
Acros
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Silicone Rubber
SCT-4023-1
Tennitech Inc.
Used as the stretchable substrate for encapsulating the conductive films.
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PVDF Membrane Filter
pore size 0.45 μm, diameter 90 mm
Chrom Tech Inc.
Used in the vacuum filtration method to deposit conductive films.
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PHI 5000 VersaProbe
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