用于直接打印具有半嵌入网络结构的高分辨率可拉伸电极的银纳米线乳液油墨

《Nature Communications》：AgNW emulsion inks for direct printing of high-resolution and stretchable electrodes with semi-embedded network structure

　　

摘要

要实现可直接打印且具有导电性、可拉伸性以及高分辨率的图案，对于可大规模生产可穿戴电子设备而言至关重要，但这些特性之间的矛盾使得这一目标至今仍未解决。在此，我们提出了一种一步法制造策略，通过合理设计的银纳米线/乳液墨水来克服这些矛盾。这种触变性的银纳米线基墨水含有微量超支化分子作为稳定剂，以及水性聚丙烯酸乳液，可通过逐步的溶剂干燥工艺直接进行屏幕印刷，实现30微米的高分辨率图案。该工艺首先让银纳米线形成连通的导电网络，随后促使聚丙烯酸乳液颗粒聚合并融合成弹性基质，从而半嵌入纳米线连接处，进而形成有效的应力分散机制。由此制成的复合电极初始导电率可达1.6×10⁴ S cm^?1，具有超过500%的优异延展性，在拉伸状态下仍能保持稳定的电机械性能（100%拉伸时R/R₀为2.3，200%拉伸时为6.6），在40%拉伸强度下可承受10000次以上拉伸循环。由于使用了相对环保的溶剂，我们的方法为可穿戴电子设备的高性能可拉伸电极材料提供了一种可大规模应用且无需后续处理的制造平台。