0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

一种新的连续直接制备大面积自支撑的透明导电碳纳米管薄膜的方法

MEMS 来源:MEMS 作者:MEMS 2020-10-13 14:17 次阅读

透明导电薄膜(TCF)作为一种重要的光电材料,在触控屏、平板显示器、光伏电池、有机发光二极管电子和光电子器件领域有着广泛应用。目前,氧化铟锡(ITO)是工业中应用最为广泛的透明导电薄膜材料。常用的ITO制备工艺涉及高温高真空的耗能且工艺复杂。另外,ITO是脆性金属氧化物且铟资源稀缺,越来越难以满足科技发展的需求,特别是针对新一代柔性电子器件。单壁碳纳米管具有优异的力学、电学和光学性质,因此被认为是最具竞争力的柔性透明导电材料的候选材料之一。碳纳米管透明导电膜的制备方式主要分为湿法和干法两种。湿法是指将碳纳米管分散在合适的溶剂中,通过抽滤、浸涂、喷涂、旋涂等方法沉积在相应基底上;干法是指直接通过化学气相沉积(CVD)生长碳纳米管薄膜或者由碳纳米管阵列拉丝成薄膜。

中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心先进材料与结构分析实验室A05组长期致力于碳纳米结构的制备、物性与应用基础研究。该课题组研究人员发展出一种新的连续直接制备大面积自支撑的透明导电碳纳米管(CNT)薄膜的方法——吹胀气溶胶法(BACVD),并申请了发明专利。基于BACVD,CNT TCFs的产量可达每小时数百米且碳转化率(从碳源转化到CNT的比率)可超过10%,比传统浮动催化化学气相沉积法(FCCVD)制备CNT TCFs的相应指标高出3个数量级。

图1 CNT薄膜的连续制备(左)和收集(右)

BACVD是在吹塑薄膜制备工艺和浮动催化化学气相技术启发下发展出来的,其机理是利用特殊的CNT合成反应器,在FCCVD法制备CNT的过程中,实现“吹泡”的过程。具体制备过程包括两步,首先稳定吹胀CNT的气溶胶膜泡,然后通过CNT生长过程中CNT长度的增加将气溶胶膜泡“固化”为气凝胶。最后CNT透明导电薄膜随着载气从反应器末端喷出。研究团队深入研究了制备的过程,给出了BACVD法的广义相图。根据具体的制备条件,相图分为四个区域,分别对应不同的产物。该相图对于进一步理解BACVD和薄膜性能提升具有指导意义。另外,该方法可在无氢气的条件下实现薄膜的合成,意味着制备过程安全且高效。所制备透光率90%的薄膜,经过简单的掺杂,面电阻约40 ohm/sq,表现出优良的光电性能。针对BACVD 所制备的超薄CNT薄膜,研究人员设计了“卷式 (roll) ”收集装置,实现了薄膜的连续在线收集。相关研究结果发表在Advanced Materials上。

图2 BACVD 方法相图(左),不同条件所制备CNT样品的性能对比(中),BACVD法与传统FCCVD法制备CNT透明导电薄膜的产量及碳转化率的对比(右)。

图3 BACVD 法制备CNT薄膜的性能和微观形貌:透光率与面电阻(左上),稳定性(右上),扫描电子显微镜(左下)和透射电子显微镜(右下)图像。


除CNT TCFs,研究团队还利用该方法进行了高导电、高强度纤维的研究。将所制备筒状薄膜通过液态皱缩剂可直接转化为连续的CNT纤维。然后,通过酸处理,纤维性能得到大幅提升。特别是氯磺酸处理后,纤维的强度达到2 GPa,同时电导率达到4.3 MS/m。相关研究发表在Chinese Physics B上。BACDV法作为一种新制备CNT薄膜的方法,在基础研究和产业应用中都有重要意义。该工作提出了一种新的CNT宏观体的构筑思路——首先利用气流辅助实现对短CNT气溶胶特定形态的构筑,然后结合CNT的合成,利用碳管长度的持续增加,实现气溶胶的固化。此外,超高的产量和碳转化率对CNT的产业化具有重要意义,特别是对于CNT作为透明导电薄膜、电极和纤维等“工程材料”。

图4 CNT纤维的连续制备与收集(左)及其宏观(中)与微观(右)形貌

该工作得到科学技术部、国家自然科学基金委和中科院战略性先导科技专项(A类)等的支持。

责任编辑:lq

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 碳纳米管
    +关注

    关注

    1

    文章

    144

    浏览量

    17251
  • 电子器件
    +关注

    关注

    2

    文章

    582

    浏览量

    32055
  • 触控屏
    +关注

    关注

    0

    文章

    183

    浏览量

    27194

原文标题:连续制备碳纳米管透明导电薄膜研究取得进展

文章出处:【微信号:MEMSensor,微信公众号:MEMS】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    安泰功率放大器在超声雾化热解法纳米薄膜制备当中应用

    雾化研究中,也有着良好应用,今天Aigtek安泰电子就带大家了解下功率放大器在超声雾化热解法纳米薄膜制备当中应用。 针对有机半导体粉料和金属粉料蒸发温度低的特点,设计并制作了新型低温
    的头像 发表于 11-19 11:49 93次阅读
    安泰功率放大器在超声雾化热解法<b class='flag-5'>纳米</b><b class='flag-5'>薄膜</b><b class='flag-5'>制备</b>当中应用

    破解大面积场景清洁难题,普渡推出AI智能扫地机器人PUDU MT1

    破解大面积场景清洁难题,普渡推出AI智能扫地机器人PUDU MT1 9月10日,全球服务机器人领导者普渡机器人发布了全新AI智能扫地机器人,PUDU MT1。PUDU MT1是全球首款面向大场
    的头像 发表于 09-12 14:37 404次阅读

    大面积烧结银AS9387成为碳化硅功率器件封装的首选

    大面积烧结银AS9387成为碳化硅功率器件封装的首选
    的头像 发表于 08-09 18:15 681次阅读
    <b class='flag-5'>大面积</b>烧结银AS9387成为碳化硅功率器件封装的首选

    EBC电极的制备、结构、性能及应用

    、EBC电极的制备 材料选择 EBC电极的制备首先需要选择合适的材料。常用的材料包括金属、氧化物、碳材料等。其中,金属如钨、钼等具有较高的熔点和良好的导电性;氧化物如氧化锆、氧化
    的头像 发表于 07-24 11:04 403次阅读

    日本旭化成氮化铝基板技术突破:迈向更大面积与实用化

    了新的活力。   氮化铝基板,作为功率半导体等器件的重要支撑材料,其性能优劣直接关系到半导体器件的整体表现。旭化成通过不懈努力,成功将氮化铝基板的使用面积扩大至以往量产产品的4.5倍。这
    的头像 发表于 06-15 16:48 640次阅读

    金银纳米颗粒对单壁碳纳米管实现近红外荧光增强

    背景 单壁碳纳米管(SWCNTs)可发出近红外荧光,可作为理想的荧光标记物进行生物光学探测。但遇到的限制是其发光量子效率较低,制约了其在活体生物探测时的穿透深度。 图1:本文
    的头像 发表于 05-30 06:30 322次阅读
    金银<b class='flag-5'>纳米</b>颗粒对单壁<b class='flag-5'>碳纳米管</b>实现近红外荧光增强

    ATA-7010高压放大器在纳米薄膜制备中的作用有哪些

    纳米薄膜制备是现代微电子、光学、磁学等领域中的关键技术之。在纳米薄膜
    的头像 发表于 05-17 11:19 292次阅读
    ATA-7010高压放大器在<b class='flag-5'>纳米</b><b class='flag-5'>薄膜</b><b class='flag-5'>制备</b>中的作用有哪些

    江西萨瑞微独家研发【一种LDMOS场效应管及其制备方法

    一种LDMOS场效应管及其制备方法本发明涉及半导体器件设计领域,具体涉及一种LDMOS场效应管及其制备
    的头像 发表于 04-13 08:38 382次阅读
    江西萨瑞微独家研发【<b class='flag-5'>一种</b>LDMOS场效应管及其<b class='flag-5'>制备</b><b class='flag-5'>方法</b>】

    九号电动将于4月19日发布新品智能碳晶电池

    天能曾推出过纳米碳晶电池,该产品采用性质稳定、抗腐蚀能力强的贵金属元素,与碳纳米管通过溶胶凝胶法制备纳米碳晶材料,提升了电池的导电性能和电
    的头像 发表于 04-12 15:52 2228次阅读

    碳纳米管纳米复合传感器的研究进展综述

    维空心圆柱形碳纳米管纳米结构被发现以来,在纳米技术的发展中起着至关重要的作用。
    的头像 发表于 01-18 09:18 1156次阅读
    <b class='flag-5'>碳纳米管</b><b class='flag-5'>纳米</b>复合传感器的研究进展综述

    功放pcb大面积覆铜的好处有哪些呢?

    电路的性能和稳定性有着重要的影响。大面积覆铜是一种常见的设计技术,在功放PCB中广泛应用。以下将详细介绍大面积覆铜在功放PCB中的好处。 1. 提高导热性能 功放电路中的功放元件(如晶体
    的头像 发表于 01-17 16:50 754次阅读

    碳纳米管晶体兼容已有半导体制程工艺,解决碳纳米管均匀可控掺杂难题

    研究中,他们提出了一种顶栅互补碳纳米管金属-氧化物-半导体场效应晶体结构(Top Gate complementary CNT MOSFETs)。在该结构中,通过将掺杂仅仅局限在延伸部分,而在通道保持未掺杂的状态,凭借这
    的头像 发表于 01-05 16:08 862次阅读
    <b class='flag-5'>碳纳米管</b>晶体<b class='flag-5'>管</b>兼容已有半导体制程工艺,解决<b class='flag-5'>碳纳米管</b>均匀可控掺杂难题

    Imec 与三井化学公司签署战略合作协议,将用于 EUV 光刻技术的 CNT 薄膜技术商业化

    宣布建立战略合作伙伴关系,将碳纳米管 (CNT) 基薄膜商业化用于极紫外 (EUV) 光刻。在此次合作中,三井化学将把imec基于碳纳米管的基本薄膜创新整合到三井化学的
    的头像 发表于 01-04 17:31 599次阅读
    Imec 与三井化学公司签署战略合作协议,将用于 EUV 光刻技术的 CNT <b class='flag-5'>薄膜</b>技术商业化

    芯片晶圆里TaN薄膜是什么?TaN薄膜的性质、制备方法

    芯片晶圆里TaN薄膜是什么?TaN薄膜的性质、制备方法 TaN薄膜一种在芯片晶圆
    的头像 发表于 12-19 11:48 1842次阅读

    什么是聚集度指数PDI粒径分布-LNP脂质纳米颗粒的PDI的影响因素

    处理和制备,并且不能应用于非球形颗粒。3. 激光衍射法(LD):LD是一种通过测量颗粒在激光束中的散射光强度分布来计算出其直径分布情况并计算PDI的方法。它具有高精度、高灵敏度等优点,但需要对样品进行
    发表于 11-28 13:38