Изготовление гибких углеродных нанопленок большой площади с синергетически улучшенными коэффициентом пропускания и проводимости.

Важные новости

Подготовка гибких материалов большой площади углеродные нанопленки с синергетически повышенными коэффициентом пропускания и проводимости» /></p>
<p> (a-c) Фотографии отдельно стоящих пленок G-RSWNT, плавающих на поверхности воды, размером 1 м × 10 см, размером А4 и А3 соответственно. (d-g) Спектры пропускания, сопротивление листа, коэффициенты качества, кривые растяжения и спектры комбинационного рассеяния различных углеродных нанопленок. Фото: Институт физики </p>
<p>Гибкие прозрачные проводящие пленки (TCF) большой площади срочно необходимы для будущей электроники, оптоэлектроники, энергетических устройств и других областей. Оксид индия и олова (ITO) TCF, широко используемый в современной технике, сталкивается с трудностями при удовлетворении потребностей научно-технического развития (особенно нового поколения гибких электронных устройств), поскольку индий является невозобновляемым ресурсом и дорог, а ITO по своей сути хрупкий.</p>
<p>В настоящее время для замены ITO разработаны углеродные нанопленки, металлические нанопроволоки, проводящие полимеры и другие прозрачные проводящие материалы. Среди них углеродная нанопленка считается одним из наиболее многообещающих кандидатов благодаря ее превосходным электрическим и оптическим свойствам, гибкости и превосходной стабильности, а также легкому весу, радиационной стойкости и сверхусталостной стойкости, которые особенно необходимы в будущем. аэрокосмическое и военное применение.</p>
<p>Однако для реализации широкого применения гибких ТКФ необходимо не только преодолеть взаимное ограничение между пропусканием и проводимостью, но и иметь возможность изготавливать их на большой площади или даже в больших масштабах. Это сложная проблема, которая на протяжении многих лет озадачивает исследователей в области углеродных наноматериалов и даже в области TCF.</p>
<p>Исследователями из Института физики Китайской академии наук занимаются фундаментальные исследования получения, свойств и потенциального применения низкоразмерных углеродных наноматериалов и наноструктур в течение более 30 лет и достигли ряда инновационных и важных результатов.</p>
<p>Исследование под названием «Гибкие углеродные нанопленки большой площади с синергически повышенными коэффициентом пропускания и проводимости, полученные путем реорганизации сетей одностенных углеродных нанотрубок», было опубликовано в журнале <i>Advanced Materials</i>.</p>
<p><img decoding=

(а) Принципиальная схема принципа метода FD-CNNR. (б) Принципиальная схема механизма реорганизации FD-SWNT. (c,d) СЭМ-изображения процесса реорганизации in situ с масштабами 10 мкм, 2 мкм и 500 нм слева направо соответственно. (e-h) СЭМ-изображения G, SWNT, RSWNT и G-RSWNT в масштабе 2 мкм. Фото: Институт физики

Основываясь на разработанной ими отдельно стоящей прозрачной проводящей пленке из углеродных нанотрубок (CNT TCF), непрерывно и непосредственно приготовленной методом выдувания аэрозоля, ввиду вышеупомянутых сложных проблем, Юэ Ин, доктор философии. кандидат под руководством профессора Чжоу Вейя предложил усовершенствованную стратегию реорганизации сети углеродных нанотрубок (CNNR), спроектировал и разработал инновационную технологию CNNR, управляемую гранями (FD-CNNR), преодолел узкое место взаимного ограничения между ключевыми свойствами. углеродных нанопленок и добился изготовления пленок УНТ большой площади и переноса без потерь.

Это обеспечивает эффективную схему решения проблемы гибких TCF большой площади.

Основываясь на уникальном механизме метода FD-CNNR, исследователи впервые представили взаимодействие между одностенными углеродными нанотрубками (SWNT) и реконфигурацией Cu-O, что позволяет сети SWNT реорганизоваться в более эффективный проводящий путь.

С использованием этого метода были спроектированы и изготовлены гибкие и отдельно стоящие TCF из реорганизованных углеродных нанотрубок (RNC-TCF) большой площади размером A3 или даже метровой длины, включая пленку реорганизованных SWNT (RSWNT) и гибридную пленку графена и реорганизованных SWNT. (G-RSWNT), площадь последней более чем в 1200 раз превышает площадь существующих отдельно стоящих гибридных пленок.

Более того, технология FD-CNNR позволяет этим легким пленкам демонстрировать превосходную гибкость, синергетически повышенную механическую прочность, выдающиеся коэффициенты пропускания и проводимости, а также значительные значения FOM. Подготовленные RNC-TCF большой площади могут свободно стоять на поверхности воды и переноситься на другие целевые субстраты без загрязнения и повреждения.

  • «Приготовление

    (а,б) Оптимизация параметров процесса реорганизации SWNT. (c) Сравнение поверхностного сопротивления и коэффициента пропускания настоящей работы с другими зарегистрированными углеродными нанопленками. (d) Сравнение множества свойств настоящей работы с другими зарегистрированными углеродными нанопленками. (e) Фотографии G-RSWNT TCF формата А3 и размером 1 м × 10 см, перенесенные на подложку из ПЭТ. Фото: Институт физики

  • (а) Схематическая структура и принцип гибкого интеллектуального окна на основе пленки G-RSWNT и жидкокристаллического слоя. (б) Изменение температуры «умного окна» при различной плотности напряжения. (c) Требуемая плотность мощности интеллектуального окна при различных установившихся температурах. (d) Пропускание интеллектуального окна в состоянии ВКЛ/ВЫКЛ. (e,f) Изменение прозрачности умного окна путем регулирования напряжения при комнатной температуре 25°C, в состояниях раскрытия и изгиба. (g) Испытание на устранение запотевания при температуре 20°C с рабочей температурой «умного окна» 28°C. Фото: Институт физики

На основе G-RSWNT TCF большой площади и слоя жидких кристаллов было изготовлено новое гибкое интеллектуальное окно формата А4 с такими многофункциональными функциями, как быстрый нагрев, контролируемое затемнение и защита от запотевания. Технику FD-CNNR можно не только распространить на получение TCF большой площади или даже в крупном масштабе, но также предложить новую идею для создания TCF и других функциональных пленок.

Эта работа составляет за недостатки исследований в области гибридных пленок графена и углеродных нанотрубок большой площади и, как ожидается, будет способствовать крупномасштабной подготовке гибких, отдельно стоящих, легких и прозрачных проводящих углеродных нанопленок большой площади и их будущему применению. в области гибкой электроники, фотоэлектрических устройств, оптической техники, искусственного интеллекта, передовой архитектуры, транспорта и даже аэрокосмической отрасли и т. д.

Дополнительная информация: Ин Юэ и др., Гибкие углеродные нанопленки большой площади с синергически повышенными коэффициентом пропускания и проводимости, полученные путем реорганизации сетей одностенных углеродных нанотрубок, Передовые материалы (2024). DOI: 10.1002/adma.202313971

Предоставлено Китайской академией наук

Новости сегодня

Последние новости