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npj Flexível Electronics volume 6, Número do artigo: 48 (2022) Citar este artigo

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Para obter eletrônicos transparentes flexíveis de alto desempenho com adaptabilidade ambiental extrema, os eletrodos de nanofios Ag (Ag NWs) devem atender simultaneamente aos requisitos de tolerância a altas temperaturas, robustez química e mecânica. Aqui, é relatado um pacote de micromalhas de Ag NWs escalável incorporado em filme condutor de poliimida (Ag BMs/ePI) por meio de um revestimento por pulverização fácil e método de transferência. Devido ao efeito sinérgico da micromalha de feixe e da arquitetura incorporada, o eletrodo Ag BMs/ePI exibe alta estabilidade térmica (370 °C e 400 °C sob condições ambiente e atmosfera de nitrogênio, respectivamente), baixa variação de resistência de folha (<4%). boa resistência à corrosão e à deformação. Como um aquecedor elétrico, o Ag BMs/ePI pode atingir ~204 °C com o rápido tempo de resposta térmica de ~8 s a 8 V e exibe boa estabilidade de aquecimento sob condições dobradas. Este trabalho oferece uma plataforma promissora para a eletrônica transparente flexível emergente para adaptar ambientes extremos, especialmente para aqueles dispositivos que requerem processamento de alta temperatura.

Condutores transparentes flexíveis permeiam inúmeras tecnologias modernas de dispositivos optoeletrônicos1,2,3,4 e, devido às propriedades elétricas, ópticas e mecânicas desejáveis, eletrodos de nanofios metálicos transparentes flexíveis (por exemplo, Cu NWs, Ag NWs, Au NWs) estão sendo explorados para muitas aplicações diferentes, como eletrônicos interativos, aquecedores, células solares, dispositivos eletrocrômicos e assim por diante5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15. Como uma alternativa econômica ao eletrodo Ag NWs, Cu NWs têm quase a mesma condutividade que Ag NWs, que atraíram uma grande preocupação com a vantagem de consideravelmente mais barato que Ag12,13,15. No entanto, a sensibilidade à água e ao oxigênio agora é o principal obstáculo para a condutividade estável dos NWs de Cu em várias aplicações11. Para o eletrodo inerte Au NWs, é prejudicado pelo preço exorbitante do Au. Considerando a situação abrangente, os Ag NWs se tornam o material de maior potencial no eletrodo transparente flexível. Em aplicações reais, os eletrodos Ag NWs geralmente sofrem de vários ambientes extremos, como alta temperatura, erosão química e deformação mecânica. Dos quais, a estabilidade térmica do eletrodo Ag NWs é um dos desempenhos desejados para a fabricação de dispositivos optoeletrônicos típicos com processo de recozimento de alta temperatura16,17,18,19 e, mais importante, esses eletrodos são frequentemente aquecidos devido ao aquecimento Joule20. No entanto, devido à desvantagem inerente da instabilidade de Rayleigh ativada termicamente, a difusão de superfície de átomos de Ag em Ag NWs resultaria em esferoidização e redes descontínuas, o que torna uma vida útil reduzida para restringir a capacidade do condutor de Ag NWs para aplicações potenciais21,22,23 ,24.

Para abordar a questão da estabilidade térmica do eletrodo Ag NWs para suas amplas aplicações, esforços foram feitos para desenvolver tecnologias de passivação de superfície usando materiais orgânicos, inorgânicos ou à base de carbono. Por exemplo, o eletrodo Ag NWs embutido em compósito reforçado com tecido de vidro pode suportar a temperatura de ~ 250 ° C por 2 h25. O grafeno pode dissipar a energia térmica e fornecer proteção contra umidade para proteger o eletrodo Ag NWs, que foi capaz de manter a estabilidade a 300 °C26. Além disso, camadas de cobertura inorgânicas (por exemplo, ZnO, TiO2) com alta temperatura de fusão também foram propostas para encapsulamento de Ag NWs6,27, onde o filme condutor pode suportar processamento térmico a ~300 °C com pouca alteração na resistência da folha. No entanto, esses processos de preparação são complicados e caros para melhorar a estabilidade térmica dos filmes condutores de Ag NWs. Além disso, do ponto de vista técnico, o eletrodo Ag NWs transparente e flexível de alto desempenho também deve atender simultaneamente a outros requisitos importantes, como resistência de folha uniforme (Rs), robustez mecânica e durabilidade elétrica em ambientes hostis, topografia de superfície lisa (~ alguns nanômetros são preferidos) e forte adesão com o substrato. No entanto, uma solução que resolva simultaneamente os problemas mencionados com os condutores Ag NWs não surgiu e é um desafio urgente. Por outro lado, os eletrodos de redes metálicas baseadas em nanofios sempre sofrem com a grande resistência de junção entre os nanofios22,28. Portanto, várias técnicas como recozimento térmico regular23,29, nanossoldagem a laser30, soldagem por lâmpada flash31, tratamento químico32, soldagem mecânica33 e recozimento elétrico21,34 são sempre necessárias para melhorar a nanossoldagem de nanofios metálicos para diminuir a resistência da junção, onde esses os processos podem aumentar o custo de fabricação ou ser complicados. Esses problemas motivam a busca de estratégias para preparar facilmente o eletrodo Ag NWs transparente flexível de alto desempenho.