俞书宏与何传新课题组实现不同直径银纳米线的可控合成并用其制备了高性能柔性透明导电薄膜

中国科学技术大学俞书宏教授和深圳大学何传新教授课题组在传统的多元醇液相合成法的基础上进行改进，采用急速冷却的办法，成功实现了直径20-80nm银纳米线的宏量制备并用其制备了高性能柔性透明导电薄膜。

随着5G时代的到来，人们对柔性电子产品和人机交互终端的需求越来越迫切。而ITO因为其材料易折断、高阻值等特点，难以应用于柔性屏和大尺寸触控屏上。所以ITO需要其他柔性导电材料替代者。放眼目前的新材料领域，具备替代ITO方案的有银纳米线、石墨烯、金属网格、导电高分子等柔性导电材料。然而金属网格受限于印刷制作的工艺水平，其所制得的触控感测器图样的金属线宽较粗，通常大于5 μm，这样会导致在高像素下莫瑞干涉波纹非常明显。石墨烯则受限于材料生产，高质量的石墨烯生产成本太过昂贵。导电高分子制备的导电膜的导电性差，而且光学性能满足不了触控屏的工业要求。

银纳米线因其优良的导电性、透光性、弯折性能和生产成本低等特点，被誉为最适合作为ITO材料的替代者。作为一种长度在微米尺度、直径在纳米尺度的一维金属材料，银纳米线的尺寸大小，对用其制备的柔性导电薄膜的光学、电学性能具有决定性的影响。一般来说，银纳米线的长度越长、直径越小，其透光率越高、雾度越低、电阻越小。然而，银纳米线的尺寸调控一直是科学家们难以解决的难题。

图1左上：直径20nm银纳米线的TEM照片；右上：银纳米线柔性透明导电薄膜照片；左下：银纳米线柔性智能调光膜在通电和断电条件下分别显示出透明和非透明状态；右下：银纳米线柔性智能调光膜的组装示意图。

俞书宏教授和何传新教授课题组在传统的多元醇液相合成法的基础上进行改进，采用急速冷却的办法，成功实现了直径20-80 nm银纳米线的宏量制备（图1）。并采用微孔滤膜过滤的办法提纯银纳米线，显著提高了银纳米的纯度，为下一步制备高性能银纳米线柔性透明导电膜打下了坚实的基础。将提纯后的银纳米线配置成银纳米线涂布液，采用roll-to-roll（卷对卷）的方法进行涂膜，烘干后即可得到银纳米线柔性透明导电膜。采用直径20 nm的银纳米线进行涂布最终得到方阻为~30Ω/sq，透光率94%、雾度<1.0%的银纳米线柔性透明导电膜，其光学性能和电学性能可以与传统的ITO膜相媲美，甚至在有些参数上还优于ITO。此外，这种薄膜具有优异的抗弯性能，弯曲10000次后仅发生6Ω/sq的变化。将银纳米线薄膜与液晶相结合成功制备出可任意弯曲裁剪的智能调光膜，以满足不同场合的需要。在此基础上，未来有望制造出更灵活的电子器件、传感器和可穿戴电子产品。

该成果以“Regulating Silver Nanowire Size Enables Efficient Photoelectric Conversion”为题，最新在线发表于Science China Chemistry上（doi:10.1007/s11426-020-9769-7）。点击左下角“阅读原文”，可免费阅读和下载全文。

扫描二维码免费阅读全文

【扩展阅读】

通讯作者简介

何传新，深圳大学化学与环境工程学院教授、博士生导师。深圳市高层次人才, 2014 年入选广东省高等学校优秀青年教师，2015 年获深圳市青年科技奖，2015 入选广东省百千万工程青年拔尖人才。主要从事锂离子电池粘结剂的开发、高性能电催化剂的设计合成及在水分解和二氧化碳还原中的应用研究。以第一或通讯作者在Nature Commun., J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Energy Mater., Nano Energy等权威杂志发表论文60余篇；作为主要发明人申请国家发明专利 29 项，授权 17 项；申请美国专利 5 项，授权 3 项；授权欧洲专利 2 项；实现专利转化 2 项。

俞书宏，中国科学技术大学化学与材料科学学院教授，博士生导师。教育部“长江学者奖励计划”长江特聘教授（2006年-）、国家杰出青年基金获得者（2003年-）、中国科学院“引进国外杰出人才”（2002年）、中央七部委“新世纪百千万人才工程”国家级人选（2006-）、国家重大科学研究计划项目首席科学家（2010-2014）、英国皇家化学会会士（2013-）、国家自然科学基金委创新研究群体科学基金学术带头人（2016-）、科技部创新人才推进计划重点领域创新团队负责人（2015-）、2019年增选为中国科学院院士。长期从事无机材料的仿生合成与功能化的研究。在聚合物和有机小分子模板对纳米结构单元的尺寸和维度及取向生长的调控规律、仿生多尺度复杂结构材料的合成及构效关系研究方面取得多项创新成果。近年来，在面向应用的重要纳米结构单元的宏量制备、宏观尺度纳米组装体的制备与功能化、新型纳米材料的合成设计及能源转换材料等方面的研究取得了重要进展。获得2010年、2016年国家自然科学二等奖两项（均为第一完成人）。已在国际重要学术期刊Science, Nature Mater., Nature Nanotech., Science Adv., Nature Commun., Chem. Rev., Acc. Chem. Res., Chem. Soc. Rev., Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater.等上发表通讯或第一作者论文430余篇，影响因子IF>10的SCI论文150篇。