Tratamento UV de filmes de malha nanowire de cobre flexível para aplicações de condutor transparente

Resumo

Os nanofios de cobre têm o potencial de alcançar e até mesmo exceder o desempenho do óxido de índio e estanho como eletrodos condutores transparentes e flexíveis. Porém, para uma produção em larga escala, eles precisam ser fabricados em alta velocidade e baixo custo, sem degradar o substrato flexível. Um dos principais gargalos reside no pós-tratamento utilizado para remover resíduos orgânicos da superfície dos nanofios após a formação do eletrodo transparente, necessário para obter altas performances optoeletrônicas. Aqui, propomos uma irradiação ultravioleta e um subsequente banho de ácido acético como um pós-tratamento fácil, escalonável e rápido. Após apenas 2 min de tratamento ultravioleta, seguido por 10 min de banho de ácido, um R s de 42 Ω sq ⁻¹ e um T _{550 nm} de 87% foram medidos. Além disso, os eletrodos de nanofio de cobre mantiveram sua alta transparência na faixa de 750–2500 nm, o que os torna bons candidatos para aplicações como células solares infravermelhas.

Histórico

O uso de eletrodos condutores transparentes (TCEs) é essencial em muitos dispositivos do dia a dia, como telas sensíveis ao toque, monitores, células solares e diodos emissores de luz [1,2,3,4,5]. Os requisitos para esse tipo de componente são excelentes propriedades optoeletrônicas adequadas às aplicações desejadas e um método de produção em larga escala e baixo custo. A transparência TCE em um comprimento de onda de 550 nm, T _{550 nm} , é tipicamente ca. 90%. Sua resistência de folha, R s, pode variar de ≤ 20 Ω sq ⁻¹ para células solares para ≥ 100 Ω sq ⁻¹ para telas de toque capacitivas [1,2,3,4,5].

Atualmente, o óxido de índio e estanho (ITO) é o material mais comum para os TCEs, mas apresenta várias desvantagens. É caro devido à escassez de índio e ao lento processo de deposição física de vapor usado. Além disso, é quebradiço [1,2,3,4,5], o que dificulta seu uso para aplicações orgânicas, flexíveis ou dobráveis. Na verdade, ele forma microfissuras após alguns ciclos de flexão, o que reduz consideravelmente a condutividade elétrica do TCE [6,7,8,9,10]. Para resolver essas questões, os pesquisadores se concentraram em vários materiais alternativos, como poli (3,4-etilenodioxitiofeno) poli (estirenossulfonato) [11, 12], grafeno [13, 14], nanotubos de carbono [15, 16], nanofios de Ag ( NWs) [17,18,19] e Cu NWs [3, 5]. Este último é um dos materiais mais promissores devido à abundância de Cu, baixo custo e alta condutividade eletrônica [3, 5]. Além disso, os Cu NWs podem ser fabricados através de uma síntese química úmida de baixo custo e em larga escala [20,21,22] e depositados com um baixo custo, alta velocidade, roll-to-roll (ou reel-to-roll bobina, R2R) processo [6, 9]. Finalmente, sua alta flexibilidade permite que o TCE mantenha desempenhos estáveis mesmo após 1000 ciclos de flexão [7, 8, 10, 23, 24].

A síntese química Cu NW envolve um agente de proteção, geralmente uma alquilamina, tal como oleilamina (OM) [10, 22, 24,25,26,27], octadecilamina [28, 29], hexadecilamina [8, 20, 30, 31] ou etilenodiamina [7, 21, 23, 32], que faz com que as nanopartículas de Cu (NPs) cresçam anisotropicamente. A relação de aspecto NW (comprimento / diâmetro) é de extrema importância porque quanto maior ela fica, menor a fração de área coberta pelos NWs precisa ser para obter uma rede percolada e mais transparente é o TCE [33,34,35 , 36]. No entanto, esses agentes de cobertura deixam resíduos na superfície dos NWs, mesmo após uma extensa lavagem em vários solventes. Além disso, antes da formação do TCE, os NWs são frequentemente colocados em suspensão em uma nano-tinta usando um agente dispersante como polivinilpirrolidona (PVP) [22, 23, 26, 30] ou nitrocelulose [7, 32]. Todos esses resíduos orgânicos dificultam o bom contato NW no filme de malha e, portanto, diminuem significativamente a condutividade do TCE. Na verdade, Mutiso et al. demonstraram que a resistência da folha de um TCE NW é quase equivalente à resistência de contato entre os NWs [36].

Consequentemente, um pós-tratamento é necessário para remover os resíduos orgânicos após a formação de um Cu NW TCE. É geralmente um tratamento de alta temperatura sob vácuo [24, 25], inerte [22], redutor (H puro ₂ ) [7] ou formando (5% H ₂ –95% de gás inerte) [26, 27] atmosfera. Isso evita a oxidação do Cu enquanto remove resíduos orgânicos e funde as junções NW. No entanto, isso não se adequa nem a uma produção de baixo custo e alta taxa, nem a um substrato de polímero flexível e de baixa temperatura de fusão. Portanto, pós-tratamentos alternativos foram testados e deram resultados muito promissores. Tratamentos com ácido lático [8], clorídrico [30], propiônico [27] ou acético [10, 29], por exemplo, mostraram-se muito eficientes na remoção de resíduos orgânicos da superfície dos Cu NWs sem danificar os substratos poliméricos. Após um tratamento com ácido acético, Mayouse et al. obteve TCEs com suporte de polietilenonaftalato com R valores s de 9 e 55 Ω sq ⁻¹ para um respectivo T _{550 nm} de 88 e 94% [29]. Usando o mesmo ácido, Wang et al. desenvolveram TCEs em substratos de tereftalato de polietileno (PET) com um R s de 30 e 60 Ω sq ⁻¹ para os respectivos T _{550 nm} valores de 83 e 90% [10]. Além disso, a sinterização fotônica usando pulsos de lâmpada de flash de xenônio permitiu fundir as junções NW, removendo orgânicos indesejados no ar ambiente em alguns milissegundos [31, 37]. Ding et al. relatou 23 Ω sq ⁻¹ para T _{550 nm} =82% [37]. Mallikarjuna et al. obteve um R s de 110 e 170 Ω sq ⁻¹ para um T _{550 nm} de 90 e 95%, respectivamente [31]. Portanto, embora a sinterização fotônica pareça muito promissora, esforços adicionais devem ser feitos para obter R s <100 Ω sq ⁻¹ com T _{550 nm} ≥ 90%.

Neste trabalho, sintetizamos Cu NWs de alta razão de aspecto usando OM como solvente, agente de cobertura e redução e uma espécie de níquel (II) como catalisador. Os NWs foram então dispersos em uma tinta e revestidos em substratos PET flexíveis para formar TCEs. Um pós-tratamento foi necessário para obter alta condutividade (42 Ω sq ⁻¹ ) e transparência (87% na faixa visível). Envolveu uma irradiação sob uma lâmpada ultravioleta (UV), seguida por um banho de ácido acético, ambos compatíveis com um processo R2R [6, 9, 38, 39]. Os TCEs Cu NW tratados com UV foram comparados aos TCEs Cu NW tratados termicamente e a ITO comercial.

Seção Experimental

Cloreto de cobre (II) di-hidratado (CuCl ₂ · 2H ₂ O, ≥ 95,0% puro), tetra-hidrato de acetato de níquel (II) (Ni (C ₂ H ₃ O ₂ ) ₂ · 4H ₂ O, ≥ 99,0% puro), OM (C ₁₈ H ₃₇ N, 70% puro), hexano anidro (C ₆ H ₁₄ , 95,0% puro), ácido acético (C ₂ H ₄ O ₂ , ≥ 99% puro), acetato de etila (C ₄ H ₈ O ₂ , ≥ 99,7% puro) e PVP ((C ₆ H ₉ NÃO) _n , 10.000 g mol ⁻¹ ) foram adquiridos da Sigma Aldrich UK. Álcool isopropílico (IPA, (C ₃ H ₈ O, ≥ 99,5% puro), substratos PET ((C ₁₀ H ₈ O ₄ ) _n , 125 ± 25 μm de espessura) e um ITO TCE com suporte de vidro foram adquiridos da Fisher Scientific UK, Goodfellow UK e Optics Balzers, Liechtenstein, respectivamente. Todas as substâncias foram usadas quando recebidas.

O processo de síntese Cu NW foi baseado em um método catalítico previamente relatado por Guo et al. [25]. 0,4092 g (2,4 mmol) de CuCl ₂ · 2H ₂ O, 0,2986 g (12 mmol) de Ni catalítico (C ₂ H ₃ O ₂ ) ₂ · 4H ₂ O, 25 mL de OM e um agitador magnético foram adicionados em um frasco de fundo redondo de 50 mL. O frasco foi colocado em um banho de óleo em uma placa de aquecimento com agitação magnética (modelo 3810000 RCT Basic IKAMAG, IKA) e conectado a uma coluna de refluxo com um borbulhador de óleo superior em linha. A solução foi primeiro aquecida a 90 ° C durante 30 min sob uma agitação vigorosa de 800 rpm e um N ₂ constante fluxo para remover O ₂ (g) e vestígios de água. Nesse estágio, a solução era azul. Em seguida, a temperatura foi aumentada para 190 ° C para reduzir Cu ²⁺ íons e forma Cu ⁰ sementes, e a cor da solução tornou-se progressivamente vermelha. Após 30 min, a agitação foi interrompida e a solução mantida a 190 ° C sob N ₂ por 16 h para fazer o Cu NWs crescer a partir das sementes. Finalmente, o aquecimento foi interrompido e a solução resfriada naturalmente.

A solução foi transferida para um frasco de 50 mL e lavada sucessivamente com hexano, IPA, ácido acético e novamente IPA. Em cada solvente, os Cu NWs foram agitados com vórtice 2 min no modo manual (modelo Topmix FB15024, Fisher Scientific) e depois centrifugados a 4000 rpm (modelo AccuSpin 400, Fisher Scientific). A centrifugação durou 20 min em hexano e 2 min nos demais solventes. Por fim, os Cu NWs foram incorporados a uma tinta composta por 26% em volume de acetato de etila e 74% em volume de IPA contendo 0,5% em peso de PVP. A tinta Cu NW foi agitada em vórtex a 10 Hz por 30 min antes do armazenamento. A concentração de Cu NW na tinta foi de 10 ou 20 mg mL ⁻¹ .

Antes de os revestimentos serem realizados, a tinta Cu NW foi agitada em vórtice mais uma vez a 10 Hz por 5 min. Para revestir um ² de 10 × 10 cm Substrato PET, 100 μL de tinta foram retirados com uma micropipeta e colocados no substrato para formar uma linha reta de líquido paralela à borda superior. A tinta foi imediatamente e rapidamente espalhada sobre o substrato PET com uma haste Meyer (N ° 4 da Dyne Testing UK, resultando em um filme úmido de cerca de 10,2 μm de espessura). Todos os solventes foram evaporados após alguns segundos à temperatura ambiente.

Dois pós-tratamentos diferentes foram implementados nos TCEs Cu NW obtidos para remover resíduos orgânicos (OM e PVP). Alguns TCEs foram submetidos a um tratamento térmico a 200, 210, 220, 230, 240 ou 250 ° C durante 1 h sob N ₂ em forno tubular (modelo MTF 10/25/130, Carbolite). Os demais foram submetidos à irradiação ultravioleta ao ar ambiente por 2, 4 ou 6 min com lâmpada 430-W (modelo UVASPOT 400 / T, Honle). A lâmpada era equipada com bulbo de vapor de mercúrio (tipo H), e a distância entre o bulbo e as amostras era de 30 cm. Após os tratamentos térmicos ou UV, os TCEs foram mergulhados em ácido acético puro por 10 min para remover ainda mais os orgânicos e possíveis traços de óxido.

A estrutura do Cu NWs foi determinada usando um difratômetro de raios-X (XRD, modelo D5005, Siemens) com uma câmara de configuração Bragg Brentano, um anticátodo Cu ( K _α =0,154184 nm) e um monocromador traseiro. Os padrões radiográficos foram indexados com um software DIFFRAC.SUITE EVA (Bruker AXS) contendo o banco de dados de arquivos JCPDS. A microestrutura e a composição foram caracterizadas em microscópio eletrônico de varredura equipado com pistola de emissão de campo (FEG-SEM, modelo XL30 SFEG, Philips) e espectrômetro dispersivo de energia in-situ (EDS, Oxford Instruments-AZTEC). A resistência da folha de TCE e transmitância foram medidas usando a técnica de sonda de quatro pontos (modelo 3007 A, Kulicke &Soffa) e um espectrofotômetro UV-Vis / NIR (infravermelho próximo) (modelo V-670, JASCO), respectivamente.

Os parâmetros de fabricação de vários TCEs, bem como seus IDs, R se transparência, estão resumidos na Tabela 1. No entanto, os TCEs que tiveram um R s tão altos que não puderam ser medidos pela técnica da sonda de quatro pontos não estão incluídos nesta tabela e não possuem ID específico.

Resultados e discussão

Os Cu NWs sintetizados e lavados exibiram uma alta razão de aspecto de ca. 1000 (comprimento médio e diâmetro de 70 μm e 70 nm, respectivamente) com muito poucos NPs cúbicos, como visto na Fig. 1a. A presença deste último sugere Ni ²⁺ lento cinética de redução [3]. O padrão de XRD da Fig. 1b prova que os NWs foram feitos de Cu com uma estrutura cúbica de face centrada Fm3m (de acordo com o arquivo PDF 04-0836), sem qualquer fase secundária detectada dentro do limite do aparelho (ca. 5 % em peso). Em particular, não há pico de difração correspondente a um óxido de cobre ou uma fase contendo Ni. A alta pureza dos Cu NWs é ainda confirmada pelo espectro EDS na Fig. 1c. Os traços de carbono e oxigênio foram atribuídos a resíduos de OM não cristalinos, visto que nenhuma outra fase além de Cu puro foi revelada por XRD, e é bem conhecido que é muito difícil remover todo o OM sem um pós-tratamento [10, 25, 27]. Nenhum traço de Ni foi encontrado dentro do limite de detecção do EDS (ca. 0,1% em peso), confirmando que seu papel durante a síntese foi principalmente catalítico, conforme descrito anteriormente [25, 26]. O silício corresponde ao wafer que suporta os NWs durante a análise EDS e o ouro e paládio, ao nanorrevestimento metálico usado para melhorar a condutividade da amostra e, portanto, a qualidade da análise.

Cu NWs sintetizado antes de ser incorporado na nano-tinta. a Imagem SEM mostrando a alta razão de aspecto (~ 1000) dos Cu NWs e alguns Cu NPs cúbicos. b Padrão de XRD. c Espectro EDS mostrando a alta pureza dos Cu NWs lavados

Depois de formar os TCEs usando uma haste de Meyer, pós-tratamentos térmicos ou UV foram usados para remover resíduos de OM e PVP da superfície de Cu NW e tentar fundi-los. A Figura 2 mostra a superfície do TCE # 3 onde os NWs formam uma rede percolada, necessária para que o TCE seja condutor em toda a sua área. Os NWs aparecem muito bem dispersos, sem nenhum agregado ou feixe que diminuísse a transparência do TCE. Isso confirma que o revestimento da haste de Meyer é um processo fácil, rápido e eficiente para obter TCEs NW percolados de grande área, bem dispersos e [2, 7, 32].

Imagem SEM de baixa ampliação do TCE # 3 tratado com UV (2 min) em um substrato PET:mostra Cu NWs revestidos com haste de Meyer formando uma rede bem dispersa e percolada

A Figura 3 mostra TCEs termicamente tratados, com NWs de Cu fundidos (Fig. 3a) e encapsulados em PET (Fig. 3b). De fato, durante o tratamento térmico, a fusão NW e o encapsulamento são dois fenômenos em competição. Por um lado, o calor induz a fusão das junções Cu NW, o que se espera que aumente muito a condutividade do TCE ao diminuir a resistência de contato entre os NWs. Por outro lado, devido à sua baixa temperatura de transição vítrea (70 ° C), o PET é amolecido durante o tratamento térmico. Isso faz com que os Cu NWs se incorporem ao substrato do polímero e, portanto, uma perda de condutividade. O desafio é, portanto, operar a uma temperatura em que a fusão exceda o fenômeno de encapsulamento, o que aumentará globalmente a condutividade do TCE. Verificou-se que os fenômenos de fusão e encapsulamento eram dominantes a 220 ° C (TCE # 1) e 230 ° C (TCE # 2), respectivamente. Após um tratamento térmico a 200 ou 210 ° C, nenhuma condutividade pôde ser medida porque ainda havia muitos resíduos orgânicos em torno dos Cu NWs e eles não foram fundidos. Como consequência, a resistência de contato entre os NWs ainda era muito alta. E depois de um tratamento térmico a 240 ou 250 ° C, nenhuma condutividade pôde ser medida porque o fenômeno de encapsulamento era muito importante.

Imagens SEM de TCEs suportados por PET tratados termicamente. a Fundido (TCE # 1, 220 ° C / 1 h). b PET encapsulado (TCE # 2, 230 ° C / 1 h) Cu NWs

A micrografia da Fig. 4 apresenta a vista superior em alta ampliação do TCE # 3. A superfície Cu NW parece limpa e não encapsulada, provando que os traços de OM e PVP foram removidos sem amolecer e danificar o substrato PET. No entanto, as junções NW não são fundidas, o que provavelmente se deve a uma menor energia fornecida pela lâmpada UV usada neste estudo, em comparação com as lâmpadas de flash Xe de alta potência utilizadas por outros autores [31, 37]. Além disso, a superfície do Cu NW é ligeiramente rugosa, o que pode ser devido a um início de oxidação. Reduzir a distância entre o bulbo da lâmpada UV e o TCE poderia permitir a transmissão de uma energia maior em um tempo mais curto e, portanto, conseguir a fusão NWs do Cu, evitando sua oxidação.

Imagem SEM do TCE # 3 tratado com UV (2 min) apresentando Cu NWs não fundidos e não encapsulados

A Tabela 1 mostra a resistência da folha R se os valores de transmitância T _{550 nm} , T _{350–750 nm} (alcance visível) e T _{750–2500 nm} (Faixa de IR) de vários Cu NW TCEs e de um ITO TCE comercial tomado como referência. Os espectros de transmitância entre 300 e 2500 nm são dados na Fig. 5. Para todos os TCEs Cu NW, T _{550 nm} e T _{350–750 nm} são quase idênticos, provando que T _{550 nm} representa muito bem a transmitância média de um Cu NW TCE em toda a faixa visível. No entanto, há uma diferença de 6% entre os dois parâmetros para ITO / ref., O que significa que usando T _{550 nm} em vez de T _{350–750 nm} leva a uma transparência superestimada na faixa visível para aquele tipo de óxido transparente.

Espectros de transmitância UV-Vis / NIR entre 300 e 2500 nm:eles correspondem a um ITO TCE comercial com suporte de vidro e a TCEs Cu NW com suporte de PET, termicamente ou tratados com UV

Um R s de 25 e 743 Ω sq ⁻¹ , para um T _{350–750 nm} de 61 e 46% foi medido para os TCEs # 1 e # 2, respectivamente. Isso confirma que a fusão NW prevalece sobre seu encapsulamento dentro do substrato PET a 220 ° C, diminuindo assim R s. O oposto ocorre a 230 ° C. Além disso, duas razões podem explicar o baixo T _{350–750 nm} valores obtidos para os TCEs # 1 e # 2, em comparação com 84% para ITO / ref. Em primeiro lugar, a alta concentração de Cu NWs na tinta (20 mg mL ⁻¹ ) levam a uma alta cobertura de fração de área. Em segundo lugar, o substrato PET foi danificado durante os tratamentos térmicos.

Quanto aos TCEs tratados com UV, duas características principais foram observadas. Em primeiro lugar, aumentando a concentração de Cu NW de 10 para 20 mg mL ⁻¹ diminuiu tanto a resistência da folha quanto a transparência. Após um tratamento UV de 2 minutos, R s diminuiu de 42 para 31 Ω sq ⁻¹ e o T correspondente _{350–750 nm} , de 87 a 67%. Após um tratamento UV de 4 min, R s diminuiu de 103 para 49 Ω sq ⁻¹ e o T correspondente _{350–750 nm} , de 89 a 71%. Isso está de acordo com os resultados teóricos e experimentais relatados anteriormente:aumentar a fração da área coberta pelos NWs diminui a resistência da folha e a transparência de um TCE [33,34,35,36]. Em segundo lugar, o aumento do tempo de irradiação UV aumentou significativamente R s, mas apenas ligeiramente a transparência. Por exemplo, com uma concentração de tinta de 20 mg mL ⁻¹ , os TCEs # 5 (2 min), # 6 (4 min) e # 7 (6 min) tiveram um R s de 31, 49 e 236 Ω sq ⁻¹ , com T correspondente _{350–750 nm} valores de 67, 71 e 73%, respectivamente. E com uma concentração de tinta de 10 mg mL ⁻¹ para os TCEs # 3 e # 4, R s aumentou de 42 para 103 Ω sq ⁻¹ , com T correspondente _{350–750 nm} valores de 87 e 89%. É importante notar que esses desempenhos são bastante semelhantes aos TCEs tratados com ácido de Wang et al. (30 e 60 Ω sq ⁻¹ com um T correspondente _{550 nm} de 83 e 90%) [10]. Eles também estão próximos aos TCEs tratados com lâmpada flash de Mallikarjuna et al. (110 e 170 Ω sq ⁻¹ com um respectivo T _{550 nm} de 90 e 95%) [31]. Os TCEs obtidos de tintas com concentrações de 10 e 20 mg mL ⁻¹ tornou-se não condutor após tratamentos com UV por mais de 4 e 6 min, respectivamente. Independentemente da concentração de tinta, um baixo R s foi obtido após 2 min de irradiação UV. Isso significa que a maioria dos orgânicos foram removidos e que, apesar da ausência de fusão, os Cu NWs estavam em contato íntimo. Isso foi confirmado pelo fato de que a transparência após 2 min foi muito próxima à obtida após tratamentos de UV mais longos. Quando a duração da irradiação UV no ar ambiente aumentou, é provável que a oxidação tenha ocorrido devido ao aumento da temperatura. A camada de óxido na superfície NW ficou mais espessa, aumentando assim sua resistência de contato. No entanto, permaneceu fino o suficiente para não diminuir significativamente a transparência. A transparência bastante estável no intervalo de tempo de 2 a 6 minutos também significa que os substratos PET não foram degradados durante os tratamentos de UV. Consequentemente, apenas a fração de alta área coberta pelos NWs nos TCEs # 6 e # 7 (20 mg mL ⁻¹ tinta) foi responsável pelo T _{350–750 nm} valores inferiores ao ITO / ref. De fato, com uma concentração de tinta de 10 mg mL ⁻¹ , T _{350–750 nm} para os TCEs # 3 (87%) e # 4 (89%) foi ligeiramente maior do que para o ITO / ref. (84%).

Além disso, é importante notar que T _{750–2500 nm} é significativamente maior para cada Cu NW TCE do que para o ITO / ref. (50%). Isso pode ser observado para os TCEs # 1 (65%) e # 2 (57%) tratados termicamente, apesar da degradação dos substratos PET. Isso é ainda mais interessante para TCEs tratados com UV, em particular # 3 e # 4, que têm T _{750–2500 nm} valores de 89 e 91%, respectivamente. Isso significa que os TCEs Cu NW são adequados para aplicações como imagem e detecção de infravermelho, blindagem eletromagnética, telecomunicações ou células solares de infravermelho muito melhores do que o ITO, conhecido por ter uma baixa transmitância na faixa de infravermelho [1, 7, 25, 29].

Finalmente, a comparação entre os resultados obtidos para os TCEs Cu NW tratados termicamente e com UV destaca as vantagens do último processo. Desempenhos bastante próximos foram medidos para o TCE # 1 tratado termicamente (25 Ω sq ⁻¹ com T _{350–700 nm} =61%) e o TCE # 3 tratado com UV (31 Ω sq ⁻¹ com T _{350–700 nm} =67%). No entanto, a irradiação UV durou 30 vezes menos que o tratamento térmico, e não danificou o substrato do PET nem exigiu atmosfera controlada. Além disso, um tratamento UV no ar ambiente é compatível com um processo R2R industrial. Trabalhos adicionais irão considerar uma produção de alta velocidade, baixo custo e grande escala usando uma plataforma R2R, uma fenda, uma lâmpada UV e um banho de ácido [38, 39]. Os testes preliminares já foram realizados em escala de laboratório com uma bomba de seringa injetando 15 mL h ⁻¹ de tinta Cu NW em uma matriz de fenda e uma mesa movendo um substrato PET a 10 mm s ⁻¹ . Até agora, os resultados obtidos em 2 × 5 cm ² os revestimentos sugeriram uma largura de calço ideal de 100 μm e uma lacuna da fenda matriz-substrato de 80 μm.

Conclusões

Alta razão de aspecto (comprimento / diâmetro =1000) Cu NWs foram sintetizados através de uma via química úmida, assistida por catalisador. Em seguida, eles foram usados para fabricar TCEs em substratos PET flexíveis usando a técnica de bastão de Meyer. Um tratamento UV e um banho ácido foram realizados para remover resíduos orgânicos da superfície NW e obter baixa resistência da folha e alta transparência. Esse método deu melhores resultados do que um tratamento térmico convencional, 30 vezes mais rápido e sem a necessidade de atmosfera controlada. Quarenta e dois e 103 Ω sq ⁻¹ , com T correspondente _{350–750 nm} de 87 e 89%, foram os melhores desempenhos obtidos para TCEs tratados com UV, que atendem aos requisitos de telas sensíveis ao toque capacitivas flexíveis. Um resultado muito interessante é que os valores de transparência dos TCEs Cu NW foram mantidos na faixa de IR, onde a referência ITO TCE teve um T muito baixo _{750–2500 nm} de 50%. Portanto, os TCEs Cu NW fabricados para este estudo são uma alternativa muito promissora aos TCEs de óxido para aplicações como imagens de infravermelho e células solares de infravermelho. Finalmente, a tinta Cu NW e o substrato PET, bem como os pós-tratamentos de UV e ácido acético usados neste estudo, são compatíveis com um processo R2R industrial, escalonável, de alta velocidade e baixo custo.

Abreviações

IPA:: Álcool isopropílico
IR:: Infravermelho
ITO:: Óxido de índio estanho
NP:: Nano-partícula
NW:: Nanowire
OM:: Oleilamina
PET:: Tereftalato de polietileno
PVP:: Polivinilpirrolidona
R2R:: Roll-to-roll
TCE:: Eletrodo condutor transparente
UV:: Ultravioleta

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Nanomateriais

Materiais Poliméricos

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