香港理工大学郑子剑教授课题组开发一种极具创意性的制备柔性金属导体和器件的方法 “ 聚合物协助金属沉积 （PAMD）”

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近年来，柔性电子越来越受到关注，与此相关的研究和应用日渐广泛和深入，而柔性导体/电极在其中发挥着至关重要的作用。相较于导电聚合物或碳基导电材料而言，金属具有更高的电导率。一般而言，溶液法制备金属比真空镀膜技术更具有规模经济效应。但是传统的纳米颗粒打印技术往往需要很高的烧结温度，很难适用于柔性基底，并且其所制备的金属导电率较差，化学不稳定，极大限制了其在柔性电子领域的应用。
针对与此相关的柔性/成本/质量等多方面挑战，香港理工大学郑子剑教授课题组成功发展了一种极具创意性的制备柔性金属导体和器件的方法，即“聚合物协助金属沉积Polymer-Assisted Metal Deposition (PAMD)”。PAMD首先在柔性基底表面以化学嫁接的方式修饰一层含有双端功能基团的聚合物薄膜。该聚合物一侧分子链可与基底牢固结合，另一侧分子链则可以大量固定催化剂分子，用于诱发并协助最终的金属无电沉积。穿插交织的聚合物中间层不仅大大提高了上层金属在底层基底上的结合力，并可能因同时起到力学缓冲层的作用而使金属的柔韧性有极大的改善和增强。基于此工作原理，PAMD不受限于基底的物理形貌和化学性质，可在溶液状态下以较低成本制备金属，得到的金属薄膜通常具有高黏附力/高柔韧性/高电导率/高光滑度等显著性特点。
尤其重要的是，PAMD可与多种打印技术（丝网印刷、喷墨打印、扫描探针打印等）相兼容，来制备优异于纳米颗粒打印的高精度高分辨率高电导率的单层或叠层金属图案，从而应用于可打印的柔性电子器件。
除了制备高柔韧性的金属导体，PAMD还被成功的应用于更为复杂的多种柔性电子器件中，包括太阳能电池、晶体管、有机发光二极管、传感器、超级电容器、纳米发电机、锂电池等。PAMD特别适用于以织物为基底来制备可穿戴甚至可水洗的能量存储器件。例如，以该方法发展的织物超级电容器具有能量密度大、力学性能好、器件质量轻、可穿戴性强等优点。鉴于PAMD在制备柔性导体和柔性器件的广泛成功应用，该课题组最近于Advanced Materials 上发表了阶段性研究进展报告。文章的第一作者为香港理工大学博士研究生李鹏，通讯作者为香港理工大学郑子剑教授。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201902987

来源：X-MOL资讯

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