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基于微尺度3D打印技術(shù)的柔性透明電極制造技術(shù)

作者:李家欣,賀健康 單位:西安交通大學(xué)機(jī)械制造系統(tǒng)工程國家實(shí)驗(yàn)室  發(fā)布日期:2021-07-22

具有嵌入式金屬網(wǎng)的柔性透明電極(FTE)由于其出色的光電性能,表面粗糙度和機(jī)械和環(huán)境穩(wěn)定性,為被認(rèn)為是傳統(tǒng)的導(dǎo)電銦錫氧化物(ITO)的有力替代品。但是,現(xiàn)有光刻及電鍍等傳統(tǒng)制造工藝具有工藝復(fù)雜,污染嚴(yán)重等缺點(diǎn),實(shí)現(xiàn)嵌入式金屬網(wǎng)簡單,經(jīng)濟(jì)高效且環(huán)保的制造仍然存在巨大的挑戰(zhàn)。最近,青島理工大學(xué)提出了一種結(jié)合電場驅(qū)動3D打印和熱壓印的方法來制造嵌入式銀網(wǎng)電極,該方法可以高效經(jīng)濟(jì)地制備高性能的柔性透明電極。

圖1 制造方法示意圖

研究中,具有嵌入式金屬網(wǎng)的柔性透明電極的制造主要分為兩步,首先,使用電場驅(qū)動3D 打印工藝,通過在擠出式噴頭處施加高壓電場,使打印纖維在電場的作用下變細(xì),打印制造數(shù)微米寬的高精度銀網(wǎng),然后使用滾筒輔助混合熱壓工藝將銀網(wǎng)嵌入熱塑性柔性透明基板中,以獲得最終的柔性透明電極。

圖2 柔性嵌入式透明電極
圖3 不同打印層數(shù)的柔性嵌入式透明電極微觀截面

最終制造的柔性透明電極透光率高(85.79%),電阻?。?.75Ωsq-1)且表面光滑,具有出色的光電性能。在各種循環(huán)測試和惡劣工作條件下,如經(jīng)過1000次彎曲循環(huán)、80次附著力測試、120次刮擦測試、100分鐘超聲波測試和72小時的化學(xué)腐蝕等測試后,柔性電極的電阻幾乎沒有增加,具有優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性及環(huán)境適應(yīng)性。

參考文獻(xiàn):

  1. Zhu, X., Liu, M., Qi, X., Li, H., Zhang, Y. F., Li, Z., Peng, Z., Yang, J., Qian, L., Xu, Q., Gou, N., He, J., Li, D., & Lan, H. (2021). Templateless , Plating-Free Fabrication of Flexible Transparent Electrodes with Embedded Silver Mesh by Electric-Field-Driven Microscale 3D printing and Hybrid Hot Embossing. Advanced Materials, 2007772, 1–10. https://doi.org/10.1002/adma.202007772
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