Electrozii din nanofibre de argint obțin un salt de conductivitate printr-o nouă tehnică de coating
Recent, cercetătorii de la Institutul Național de Știință și Tehnologie din Ulsan (UNIST) au prezentat o metodă inovatoare care îmbunătățește semnificativ conductivitatea electrică și durabilitatea electrozilor din nanofibre de argint (AgNW). Această inovație revolutionează dezvoltarea dispozitivelor electronice flexibile și transparente, oferind oportunități excelente pentru viitoarele aplicații tehnologice.
Sub conducerea profesorului Tae-Hyuk Kwon din cadrul Departamentului de Chimie de la UNIST, împreună cu Dr. Ji Hoon Seo de la Institutul de Cercetare a Energiei Electrice din Coreea (KEPRI), profesorul EunAe Cho de la KAIST și profesorul Sang-Won Park de la Universitatea Suwon, echipa de cercetare a reușit să dezvolte un proces simplu bazat pe spin-coating. Acesta înlocuiește stratul izolat tradițional din policaprolactonă (PVP) care acoperă nanofirele de argint, îmbunătățind simultan atât performanța cât și durabilitatea.
Această tehnologie este rezultatul unei analize atente a proprietăților fizico-chimice ale potențialilor liganzi de înlocuire, inclusiv viscozitate, volatilitate și capacitate de legare prin hidrogen. Metoda nouă aduce un lumen electric considerabil, cu o reducere de 43% a rezistenței electrice, aproape dublând conductivitatea. Este un salt semnificativ spre realizarea electrozilor transparenți de înaltă performanță.
Nanofirele de argint, având diametre de mii de ori mai mici decât un fir de păr uman, formează o rețea ce conduce electricitatea lăsând în același timp lumina să treacă prin ele. Această caracteristică le face ideale pentru utilizarea ca electrozi transparenți în dispozitivele electronice flexibile. Totuși, utilizarea PVP pentru a promova creșterea nanofirelor a fost o sabie cu două tăișuri, deoarece acționa și ca un izolație, împiedicând astfel conducerile electrice eficiente.
Metoda dezvoltată de echipă a permis înlocuirea ușoară a PVP cu glicol etilenic (EG) printr-un proces simplu de soluție. Prin imersarea nanofirelor în soluția de EG și rotirea rapidă a acestora, stratul de PVP este îndepărtat eficient, permițând formarea unei noi pelicule conductive care nu doar îmbunătățește căile electrice, ci și protejează nanofirele de umiditate.
Analizând performanțele, electrozii modificați au demostrat o performanță ridicată chiar și în condiții extreme, la temperaturi de 85°C și umiditate de 85%, și au arătat o creștere ușoară a transmițării luminii, ceea ce permite producerea de electrozi mai luminoși și mai transparenți.
Utilizând acești electrozi îmbunătățiți, echipa a realizat încălzitoare transparente care au demonstrat o performanță de încălzire cu peste 35% mai eficientă comparativ cu încălzitoarele convenționale din AgNW. Datorită rezistenței mai scăzute, aceste încălzitoare au atins temperaturi între 140°C și 145°C în doar șase minute de la pornire, depășind maximul precedent de 102°C.
Dr. Seo de la KEPRI a subliniat importanța acestei metode de înlocuire a ligandului: „În timp ce cablurile tradiționale sunt protejate prin izolații externe pentru a asigura stabilitatea electrică, stratul izolat de PVP pe nanofirele de argint a reprezentat o provocare majoră prin creșterea rezistenței. Noua metodă de schimbare a ligandului oferă o soluție simplă și scalabilă, fără procese complexe sau tratamente la temperaturi ridicate.” Această tehnologie promite aplicații semnificative în domeniul display-urilor flexibile, senzorilor portabili, hârtiei electronice și dispozitivelor de încălzire transparente din electronică de nouă generație.
Informații suplimentare pot fi găsite în articolul publicat în revista „Angewandte Chemie International Edition”.
