Наука и технологии

Серебряные нанонити помогли создать прозрачные проводящие пленки

Сетка из нанонитей серебра

University of Hamburg, Ferdinand Otto

Ученые из Германии и Швеции разработали технологию получения проводящих полимерных материалов различной гибкости и проверили их функциональные свойства. Электрическую проводимость обеспечивали серебряные нанонити, которые удалось вытянуть до значений соотношения длины к толщине 1000. Химики проверили эффективность материалов на поверхности солнечной батареи и мягкой многослойной пленки-конденсатора для гнущихся электронных устройств и оптимизировали состав проводящей пленки.

Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.

Для улучшения свойств материалов электронных устройств разрабатывают модифицированные композиционные материалы. Они представляют собой пригодные для печати проводящих пленок фотополимеры — полимеры, которые изменяют свои свойства под действием света. Структурные и механические свойства материала определяются полимерной матрицей, а проводящие зависят от модификатора. Часто в качестве добавок используют наноразмерные частицы металлов. Для появления тока в пленках с добавлением сферических наночастиц металлов электронам необходимо туннелировать от одной частицы к другой. Помимо этого, такие материалы плохо пропускают свет, а при больших концентрациях наночастицы склонны собираться в агломераты.

В качестве альтернативного решения создают полимеры с сетками из нанонитей. Производить пленки можно в промышленных масштабах и использовать их для создания гибких электронных устройств. Поверхностное сопротивление пленок не больше 30 Ом на квадрат при величинах пропускания около 90 процентов. Эти характеристики позволяют считать материалы хорошей альтернативой для оксида индия-олова в солнечных батареях. А плазмонные эффекты на металлических наночастицах можно использовать в создании биосенсоров и оптоэлектронных устройств.

Томке Глиер (Tomke Glier) с коллегами из Гамбургского университета создали пленки различной гибкости и проверили эффективность солнечной батареи, покрытой новой пленкой. Кроме того, исследователи изучили свойства гибкой пленки для электронных устройств. Ранее описанным полиоловым методом авторам удалось получить сетку из нанонитей толщиной в десятки нанометров и длиной от десяти до 20 микрометров. Слой из серебряной наносетки покрыли либо более твердым (для создания наружного слоя солнечной батареи), либо более мягким полимером (для создания гибкого конденсатора). Затем на него воздействовали ультрафиолетом в течение десяти минут, в результате чего полимер затвердел. Структуру и морфологию композита изучали методами электронной микроскопии, профилометрии, эллипсометрии и рентгеновского рассеяния (в число которых вошел метод малоуглового рентгеновского рассеяния со скользящим падением луча).

Изображения оптического микроскопа панелей солнечной батареи (d) без пленки (e) с одним слоем серебряной наносетки (f) с одним слоем полимера (g) со слоем копозитного материала из серебряной наносетки и полимера. В верхней части изображений указаны значения фототока.

Tomke E. Glier et. al., / Scientific Reports, 2019

Поделиться

Фотография полученного гибкого конденсатора

Tomke E. Glier et. al., / Scientific Reports, 2019

Поделиться

Варьируя концентрацию нанонитей в твердом прозрачном полимере для покрытия солнечных батарей, исследователи оптимизировали состав и способ создания композитной пленки. Поверхностное сопротивление составило 13 Ом на квадрат при значениях пропускания света длиной волны 700 нанометров 90 процентов. Используя матрицу из гибкого полимера, авторы получили и охарактеризовали композитный конденсатор емкостью около семи пикофарад. По словам авторов, подобные пленки можно производить достаточно простым и доступным методом послойной 3D-печати.

Эффекты, которые возникают в материалах с наночастицами можно использовать и для более сложных устройств. Например, исследователи из Мексики и США создали пленку с золотыми наностержнями, которая позволила повысить эффективность оптического резонатора.

Алина Кротова

источник

Реклама

Серебряные нанонити помогли создать прозрачные проводящие пленки: 1 комментарий

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Google photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s