澳研究人員制成可替代ITO的新型材料，制作低成本柔性透明電子器件

近日，澳大利亞研究人員展示了一種新型柔性電極的強(qiáng)大潛力。這種電極可用于制造低成本太陽(yáng)能電池、觸摸屏、可穿戴“電子皮膚”和下一代響應(yīng)式窗戶（Responsive Windows）。

根據(jù)外媒 Printed Electronics 報(bào)道，這些材料采用簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)高效的制造工藝制成，可以替代傳統(tǒng)的透明導(dǎo)電氧化物，例如銦錫氧化物（ITO）。ITO 廣泛應(yīng)用于薄膜太陽(yáng)能電池、筆記本電腦屏幕和智能手機(jī)顯示器等，不過(guò)由于稀缺性，其價(jià)格也在穩(wěn)步上升。另外一方面，ITO 本身比較脆，不適合用于柔性產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用。

除了可以降低光伏太陽(yáng)能電池、計(jì)算機(jī)顯示器和智能手機(jī)觸摸屏的成本外，這種電極材料從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看還可以削減家庭能源費(fèi)用。實(shí)際上，它可以用于智能窗戶的制造，這些窗戶可以通過(guò)控制實(shí)現(xiàn)電致變色，甚至在透明和不透明兩種狀態(tài)之間切換。

ARC 激子科學(xué)卓越中心的 Eser Akinoglu 博士說(shuō)：“這種材料的性能非常好，透光率超過(guò) 90％，具有非常高的電導(dǎo)率，這方面可以與 ITO 媲美”。他展望了這項(xiàng)研究的潛在商業(yè)應(yīng)用，補(bǔ)充說(shuō)：“原則上，我們應(yīng)該能夠?qū)⒋思夹g(shù)集成到工業(yè)卷對(duì)卷印刷中?！?/p>

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昆士蘭大學(xué)和 ARC 激子科學(xué)卓越中心的研究人員在其研究中使用到一種稱為納米球光刻技術(shù)的沉積方法。該沉積方法可以將所需的材料組合蒸發(fā)成納米級(jí)圖案，這些成果發(fā)表在了《高級(jí)功能材料》雜志上。

通過(guò)這種方法生產(chǎn)的電介質(zhì) / 金屬 / 電介質(zhì)（D / M / D）納米網(wǎng)狀電極具有精確控制的穿孔尺寸，線寬和均勻的孔分布。這些設(shè)計(jì)最終讓材料本身具有高透射率、低薄層電阻和超高的抗彎曲強(qiáng)度。

這項(xiàng)研究和論文的主要作者 Tengfei Qiu 博士說(shuō)：“我們提出了一種方案——將 D / M / D 結(jié)構(gòu)集成到納米網(wǎng)格系統(tǒng)中進(jìn)而讓金屬納米網(wǎng)格的陰影區(qū)域具有高度透明性。我們可以用一種簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)高效的納米球光刻技術(shù)制造這些層狀納米網(wǎng)狀材料?！?/p>

再者，在某些電致變色的柔性應(yīng)用中，這種電極一定程度上還可以回收利用，這一點(diǎn)更有助于將這種電極材料用作成熟制造材料和工藝的一種可持續(xù)替代方案。

Akinoglu 博士談到了這種可回收利用的特性：“這意味著，如果用戶拿它制造像電致變色窗這樣的設(shè)備，在其使用壽命到期后可以將其拆開(kāi)，電極在沖洗后可重新用于其他設(shè)備”。

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對(duì)于研究人員而言，他們的下一步是，進(jìn)一步探索該研究中這種材料的應(yīng)用潛力，以便將它應(yīng)用到更多同樣的情形中去。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，他們希望可以以同樣的方法將其商業(yè)化。

“用戶希望提高其透明度，希望降低材料的薄層電阻，還希望提高其機(jī)械應(yīng)力和柔韌性，” Akinoglu 博士說(shuō)，“除此之外，用戶還希望能夠以低成本的方式實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。”
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Lianzhou Wang 教授補(bǔ)充說(shuō)：“這項(xiàng)工作對(duì)同時(shí)具有導(dǎo)電性和柔韌性的透明導(dǎo)電膜的設(shè)計(jì)非常有啟發(fā)意義，它為下一代環(huán)保型光電器件提供了一個(gè)很好的材料平臺(tái)?！?/p>