Ученые объединили графен с серебряными нанопроводами, чтобы сформировать тонкий, прозрачный и растягиваемый электрод, который преодолевает недостатки каждого отдельного материала, в результате чего появился новый класс электродов с широкими возможными применениями, включая фотосъемку и сканирование с использованием мягких контактных линз.
Прозрачные электроды широко используются в таких вещах, как сенсорные экраны, телевизоры с плоским экраном, солнечные батареи и светоизлучающие устройства.
Обычно изготавливается из оксида индия и олова (ITO), он хрупкий и трескается, теряя функциональность при изгибе. Он также разлагается со временем и является дорогостоящим из-за ограниченного количества металлического индия.
В качестве альтернативы, сети случайно распределенных мННК рассматривались как многообещающие кандидаты для прозрачных электродов следующего поколения из-за их низкой стоимости и высокой скорости изготовления прозрачных электродов. Однако ряд недостатков сетей mNW ограничивал их интеграцию в коммерческие устройства.
Они имеют низкое напряжение пробоя, обычно высокое сопротивление перехода NW-NW, высокое сопротивление контакта между сетью и активными материалами, нестабильность материала и плохую адгезию к пластиковым подложкам.
Графен также хорошо известен как хороший кандидат в качестве прозрачного электрода из-за его уникальных электрических свойств и высокой механической гибкости. Однако масштабируемые методы синтеза графена для коммерциализации производят графен более низкого качества с отдельными сегментами, называемыми зернами, что увеличивает электрическое сопротивление на границах между этими зернами.
Серебряные нанопроволоки, с другой стороны, обладают высоким сопротивлением, потому что они беспорядочно ориентированы, как нагромождение зубочисток, обращенных в разные стороны.
В этой случайной ориентации между нанопроводами много контактов, что приводит к высокому сопротивлению из-за большого сопротивления перехода нанопроволок. Из-за этих недостатков ни один из них не подходит для проведения электричества, но гибридная структура, состоящая из двух материалов, не подходит.
Гибридный материал обладает высокими электрическими и оптическими характеристиками с механической гибкостью и растяжимостью для гибкой электроники. Гибридный прозрачный электрод имеет низкое «листовое сопротивление» и высокий коэффициент пропускания. Его сопротивление почти не меняется при сгибании и складывании.
Когда ITO изогнут, его сопротивление значительно увеличивается. Кроме того, гибридный материал сохраняет свои электрические и оптические свойства в условиях термического окисления
Гибридная структура графен-mNW, разработанная исследовательской группой UNIST, представляет собой новый класс электродов и вскоре может найти применение во множестве других приложений. Исследовательская группа продемонстрировала устройства на неорганических светодиодах (ILED), установленные на мягких контактных линзах, используя прозрачные растягиваемые межсоединения гибридных электродов в качестве примера применения.
В качестве исследования in vivo эти контактные линзы носили глаз живого кролика в течение пяти часов, и у живых кроликов не наблюдалось никаких аномальных действий, таких как налитый кровью глаз или трение областей вокруг глаз. Ношение контактных линз, фотографирование и сканирование — это больше не научная фантастика.
Исследование проводилось под руководством Пак Чан-Унга, профессора Школы нанобиологии и химической инженерии в UNIST. «Мы считаем, что гибридизация двухмерных и одномерных наноматериалов представляет собой многообещающую стратегию в отношении гибкой носимой электроники и имплантируемых биосенсорных устройств, и указывает на существенные перспективы будущей электроники», — сказал профессор.
Парк.