Nature:銀纖維/石墨烯混合電極,用於高度柔性和透明的光電器件

2020-12-05 材料分析與應用

本文要點:

過將化學氣相沉積(CVD)方法製造的石墨烯溼轉移到無結的Ag纖維電極上,製造出高度穩定和靈活的混合尺寸TCE,以用於光電子器件。

成果簡介

透明導電電極(TCE)在柔性光電器件的開發中引起了極大的關注。在這項研究中,基於二維石墨烯和一維電紡金屬纖維製造了可解決每個電極缺點的混合尺寸三氯乙烯。與其他TCE相比,Ag纖維/石墨烯混合電極表現出高度穩定的形態(峰谷比低67%),低薄層電阻(約11Ω/ sq),高透射率(約94%),高具有出色的柔韌性和優異的化學穩定性,具有氧化穩定性。透明和靈活的混合結構的多種功能突顯了其在新興電子產品和高度穩定的光電產品中的應用潛力。

圖文導讀

圖1、混合電極的製造示意圖

圖2、(a)銀纖維/石墨烯和銀纖維的拉曼光譜和(b)線輪廓;使用AFM對其形態進行比較:(c)Ag纖維和(d)PEN基板上的Ag-纖維/石墨烯。

圖3、(a)通過使用5、15、30和60 s得不同旋轉時間獲得的Ag纖維和Ag-纖維/石墨烯混合電極的總透射率,(b)霧度和(c)薄層電阻;(d)Ag-纖維/石墨烯混合電極的FoM與旋轉時間的關係。

圖4、(a)彎曲測試儀的照片,以及彎曲測試儀軋制的混合電極;(b)曲率半徑和(c)在5 mm彎曲半徑下的彎曲循環次數的相對電阻差;彎曲試驗後的(d)銀纖維和(e)銀纖維/石墨烯的SEM圖像。

圖5、(a)浸在不同pH值溶液中的Ag纖維和Ag纖維/石墨烯的電阻變化;將(b)Ag纖維和(c)Ag-纖維/石墨烯浸入pH為2的溶液中後的SEM圖像。

圖6、(a)暴露於85°C的溫度下,Ag纖維和Ag纖維/石墨烯的電阻變化;熱測試後的(b)Ag纖維和(c)Ag-纖維/石墨烯的SEM圖像

小結

通過將CVD石墨烯溼轉移到Ag纖維電極上,可以製造出高度透明,靈活且穩定的Ag纖維/石墨烯混合電極。Ag-纖維/石墨烯混合電極具有出色的光學和電學性能,化學穩定性和機械柔韌性,並且具有非常低的表面粗糙度,因為CVD石墨烯層同時通過填充空隙而成為有效的電流通路。此外,銀纖維/石墨烯混合電極在苛刻的環境(例如高溫或化學幹擾)下表現出優異的長期穩定性。總體而言,使用石墨烯作為Ag纖維電極中的緩衝層可確保高拉伸性,低表面粗糙度以及高化學穩定性和熱穩定性,同時保留Ag纖維電極的性能。

文獻:Ag-fiber/graphene hybrid electrodes for highly flexible and transparent optoelectronic devices

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