Un equipo de investigación coreano ha desarrollado un electrodo estirable y transparente a gran escala para la pantalla estirable. El Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST) anunció que un equipo de investigación ha desarrollado una tecnología para fabricar un electrodo de red de nanocables de plata ondulado de área grande que es estructuralmente estirable con un alto grado de conductividad y transparencia. Crédito:Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST)
Un equipo de investigación coreano ha desarrollado un electrodo estirable y transparente a gran escala para usar como pantalla estirable. El Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST) anunció que un equipo de investigación, dirigido por el Dr. Sang-Soo Lee y el Dr. Jeong Gon Son en el Centro de Investigación de Híbridos Fotoelectrónicos de KIST, ha desarrollado una tecnología para fabricar un electrodo de red de nanocables de plata ondulado de área grande (más grande que un papel de tamaño A4) que es estructuralmente estirable con un alto grado de conductividad y transparencia.
Electrodos transparentes, a través del cual fluye la electricidad, son esenciales para los dispositivos de visualización basados en células solares y pantallas táctiles. Actualmente se comercializa para su uso un electrodo transparente a base de óxido de indio y estaño (ITO). El electrodo transparente a base de ITO está hecho de una fina capa de óxidos metálicos que tienen una capacidad de estiramiento muy baja y son muy frágiles. Por lo tanto, el electrodo ITO no es adecuado para dispositivos flexibles y portátiles, que se espera que se conviertan rápidamente en productos principales en el mercado de dispositivos electrónicos. Por lo tanto, es necesario desarrollar un nuevo electrodo transparente que tenga la estirabilidad como una de sus principales características.
Un nanoalambre de plata tiene decenas de nanómetros de diámetro, y el nano material en sí es largo y delgado como un palo. El pequeño tamaño del nanoalambre permite que se doble cuando se aplica una fuerza externa. Como está hecho de plata, un nanoalambre de plata tiene una conductividad eléctrica excelente y se puede utilizar en una red aleatoria de nanocables rectos para fabricar un electrodo altamente transparente y flexible. Sin embargo, a pesar de que el nanoalambre de plata es flexible y flexible, no se puede utilizar como material estirable.
El equipo de investigación de KIST utilizó su proceso recientemente desarrollado para formar una película de red de nanocables de plata ondulada en un sustrato del tamaño de un papel A4 y logró crear una pantalla estirable y transparente del tamaño de la mano de un adulto. una red de nanocables Ag recta sin preesfuerzo, una red de nanocables Ag con un 50% de preesfuerzo sin recocido con disolvente con una imagen SEM de gran aumento de los puntos de rotura muy doblados de las hebras de nanocables Ag. Imágenes SEM de redes de nanocables de Ag pretensado al 50% bajo recocido de solvente con agua. Crédito:Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST)
Otros equipos de investigación han estudiado electrodos extensibles utilizando un método para colocar nanocables de plata sobre sustratos elásticos preestirados y relajar los sustratos para que vuelvan a su tamaño original. mientras que en el proceso se crean estructuras de nanocables de plata onduladas o arrugadas con un pequeño radio de curvatura. Sin embargo, este método tiene un problema importante:los nanocables se rompen fácilmente con los repetidos ciclos de estiramiento y relajación. Este problema generalmente se ha abordado aumentando el número de nanocables para hacer una red de nanocables de alta densidad, de modo que se puedan mantener suficientes enlaces eléctricos para usar los electrodos elásticos. incluso si los nanocables están parcialmente rotos. Sin embargo, La creación de una red de alta densidad disminuye considerablemente la transparencia y hace que sea muy difícil fabricar un electrodo altamente transparente que se pueda estirar y transformar con transparencia y conductividad.
El equipo de investigación de KIST, dirigido por el Dr. Sang-Soo Lee y el Dr. Jeong Gon Son, ha desarrollado un nuevo proceso para formar una red de nanocables estructuralmente extensible al poner las redes de nanocables en contacto con disolventes para superar el problema de rotura y daño de los nanocables al relajar el sustrato preestirado. Cuando los solventes se colocan en las redes de nanocables, se mojan, y hay menos resistencia a la fricción entre los nanocables individuales. En particular, cada nanoalambre de plata se puede trabajar con agua y reorganizar en una estructura de nanocables curvada con un gran radio de curvatura, de modo que se pueda realizar una estructura capaz de estirarse de forma estable. Dado que los nanocables no experimentan condiciones inestables, No hay fracturas en la red de nanocables ni descamación de la capa de nanocables.
Al fabricar una red de nanocables de plata de esta manera, el equipo de investigación pudo estirar el sustrato y sus nanocables en al menos el 50% de la longitud inicial, manteniendo estable la transparencia y la conductividad durante aproximadamente 5, 000 ciclos de estiramiento-relajación. El equipo también descubrió que este tipo de material podría producirse mediante un proceso económico y respetuoso con el medio ambiente que utiliza etanol y agua como disolventes.
(a-c) Imagen esquemática e imágenes fotográficas de un dispositivo electroluminiscente de corriente alterna (ACEL) de ZnS:Cu, estirable y transparente con patrón de logotipo, con nuestros electrodos ondulados transparentes y estirables basados en nanocables Ag. (d-f) Imagen electroluminiscente de dispositivos ZnS:Cu ACEL extensibles y transparentes sometidos a diversas deformaciones mecánicas, incluyendo (e) 40% de estiramiento y (f) torsión y enrollamiento. * polidimetilsiloxano (PDMS) Crédito:Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST)
The KIST research team used its newly developed process to form a wavy silver nanowire network film on a substrate the size of an A4 paper and succeeded in creating a stretchable and transparent display the size of an adult's hand. This display maintained its constant luminescence efficiency despite the imposition of various mechanical deformations. Through testing, the team was able to prove the applicability of the new process to all displays that are transparent except for their electroluminescent layer.
Dr. Sang-Soo Lee at KIST said, "The stretchable and transparent electrodes made using wavy silver nanowire networks developed through this research have a high degree of electrical conductivity that is not changed by any deformation." KIST's Dr. Jeong Gon Son added, "Since the technology can be used for mass production, it is expected to have a great impact on markets related to wearable electronic devices, such as high-performance smart wear, and the medical equipment field."
