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

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。