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TiO2-Coated Core-Shell Ag Nanowire Networks for Robust and Washable Flexible Transparent Electrodes

DOI：10.1021/acsanm.9b00337 期刊：ACS Applied Nano Materials 出版年份：2019 更新时间：2025-11-14 14:32:36
摘要： Silver nanowires (AgNWs) are the most promising materials to fabricate flexible transparent electrodes (FTEs) used in next-generation electronics. However, there are several bottlenecks for AgNWs-based FTEs to achieve large-scale applications, which are the thermal instability and rough surface topography of AgNWs and the poor interfacial adhesion between AgNWs and used substrate. To simultaneously address these aforementioned issues, a robust and washable FTE is prepared based on AgNW@TiO2 core-shell network embedding in polyimide (PI) substrate through a facile and scalable solution-based process. After treating with TiO2 sol, an ultra-thin, conformal, and continuous TiO2 shell is coated on AgNWs, which can effectively suppress the atomic surface diffusion. In comparison with pristine AgNW network that breaks into nanorods and nanospheres at 250 °C for 10 min, the AgNW@TiO2 core-shell network is stable at 300 °C, and its resistance just increases by a factor of 11 after annealing at 400 °C for 1 h. Furthermore, the TiO2 shell simultaneously increases the electrical and optical properties of AgNW network. After flowing PI precursors, drying, and thermally curing, the AgNW@TiO2 core-shell network is embedded on the surface of PI substrate with surface roughness of 1.9 nm. In addition to high thermal stability, the conductivity of the AgNWs@TiO2-PI composite FTE remains almost unchanged after repeated 3M tape peeling off cycles and mechanical bending cycles. It is also demonstrated that the AgNWs@TiO2-PI composite FTE is washable, and the relative change in resistance (?R/R0) is ~12% after 100 washing cycles in which a variety of stress situations occurring in combination.
作者： Yilong Huang，Yanhong Tian，Chunjin Hang，Yubin Liu，Shang Wang，Miaomiao Qi，He Zhang，Qiqi Peng
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

To address the thermal instability, rough surface topography, and poor interfacial adhesion of silver nanowire-based flexible transparent electrodes by developing a robust and washable FTE based on AgNW@TiO2 core-shell network embedded in polyimide substrate.

研究成果

The AgNW@TiO2 core-shell network significantly enhances thermal stability, electrical and optical properties, and when embedded in PI, provides a robust, washable FTE with high mechanical flexibility, low surface roughness, and excellent stability under various stresses, making it suitable for next-generation wearable electronics.

研究不足

The TiO2 shell is amorphous and may have limited crystallinity at lower temperatures; the solution-based method may not achieve the same uniformity as vacuum-based methods like ALD; the study focuses on specific AgNW dimensions and may not generalize to all nanowire sizes.

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