Adv. Mater.：卷对卷工艺生产大面积银纳米纤维网络电极材料并应用于柔性电致变色器件

【前言】

电致变色智能窗（ECSWs）被认为是极有前途的节能调光设备。然而，目前ECSWs所使用的电极依然停留在传统刚性透明电极上，其中常用的电极材料有铟锡氧化物和氟掺杂氧化锡。显而易见，传统刚性透明电极制约了ECSWs的大规模化和柔性化。尽管研究者们已探索了许多柔性透明电极制备方法，但是大规模生产柔性透明电极仍然是具有挑战性的任务。

【成果简介】

近日，北京邮电大学雷鸣教授和清华大学伍晖副教授（共同通讯作者）在Advanced Materials上发表了一篇名为“Roll-to-Roll Production of Transparent Silver-Nanofiber-Network Electrodes for Flexible Electrochromic Smart Windows”的文章。该文章提出了一种非加热型的卷对卷(Roll to Roll)工艺，应用于生产柔性、大面积、透明的银纳米纤维网络电极(AgNF)材料。该材料拥有极高的可见光透过率（95%）、良好的力学强度、柔性、和优异的导电性能（12 Ω sq⁻¹）。此外，利用该银纳米纤维网络电极(AgNF)组装成电致变色智能窗（ECSWs）具有切换时间短、着色效率和灵活性好等优异性能。

【图文导读】

图1：卷对卷工艺制备柔性银纳米纤维网络结构(AgNF)

(a).卷对卷工艺流程图；

(b).透明银纳米纤维网络电极材料图片；

(c).银纳米纤维的SEM图。

图2：银纳米纤维网络结构(AgNF)的微结构与形成机制

(a).银纳米纤维的XRD谱图；

(b).紫外照射前与照射3小时后银纳米纤维的拉曼光谱；

(c).不同照射时间下，银纳米纤维的SEM图；

(d).银纳米纤维网络的SEM图与银元素能谱图；

(e).银纳米纤维的TEM图；

(f).Ag、C、N、O的AES逐层扫描元素测试；

(g).高分辨率银纳米纤维TEM图。

图3：银纳米纤维网络(AgNF)的电、光、力学性能测试

(a).银纳米纤维网络和其他透明电极的方块电阻和光学透过率；

(b). 使用银纳米纤维网络点亮LED的展示，透过率为94%；

(c, d, e).拉力、弯曲半径与弯折次数对银纳米纤维与银薄膜电阻的影响；

(f).弯曲的单根银纳米线的SEM图；

(g).PET/AgNF/PET 反复弯曲后的稳定性测试。

图4：银纳米纤维(AgNF)电致变色智能窗性能测试

(a, b).柔性A4纸大小的AgNF电致变色窗的结构与照片；

(c, d).AgNF与ITO基电致变色窗的电流响应测试与透过率响应测试；

(e).前十个周期AgNF与ITO基电致变色窗的着色效率曲线。

【小结】

研究者研发出一种卷对卷的制备方法可以大面积制备柔性银纳米纤维网络电极材料。该材料同时拥有优异的光、力、电学性能。用其制备的电致变色器件的性能也比同类的ITO电极电致变色器件拥有更加优异的性能。这项工作为大规模柔性电致变色智能窗走向工业化迈出了巨大的一步。

文献链接：Roll-to-Roll Production of Transparent Silver-Nanofiber-Network Electrodes for Flexible Electrochromic Smart Windows (Adv. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201703238)

本文由材料人电子电工学术组刘于金供稿，材料牛整理编辑。

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