《Optical Materials》：Reusable-Template Electrodeposited Ni Mesh/NOA63 Transparent Electrodes with High Environmental Durability for Integrated Flexible Electrochromic Devices
编辑推荐：
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一种可重复使用的ITO模板可以实现选择性在基底上电沉积镍网。
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聚合物辅助转移过程能够将连续的镍网嵌入到柔性的NOA63材料中。
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优化后的电极具有86.5%的透射率和0.91 Ω/sq的电阻率。
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经过30,000次弯曲和严格的老化测试后
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一种可重复使用的ITO模板可以实现选择性在基底上电沉积镍网。
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聚合物辅助转移过程能够将连续的镍网嵌入到柔性的NOA63材料中。
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优化后的电极具有86.5%的透射率和0.91 Ω/sq的电阻率。
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经过30,000次弯曲和严格的老化测试后，其导电性仍然稳定。
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这种柔性电致变色器件在608纳米波长下可实现56.72%的调色比。
引言
柔性透明导电电极（TCEs）是新兴光电子系统的关键组成部分，包括柔性显示器、透明加热器、可穿戴传感器、光伏设备、电磁干扰屏蔽系统和电致变色设备[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6]、[7]。除了高可见光透射率和低sheet电阻外，实际的TCEs还必须能够在潮湿、氧化、含盐、含硫化物和碱性环境中承受重复的机械变形，同时保持其电性能[8]、[9]、[10]。氧化铟锡（ITO）仍然是主要的透明导体，因为它在刚性基底上提供了高透射率和低电阻[11]、[12]。然而，其天生的脆性会导致在弯曲或折叠过程中产生裂纹并降低电阻，这限制了其在柔性电子产品中的应用[13]、[14]。此外，对铟和基于真空的沉积工艺的依赖可能会制约低成本、大面积制造的实现[15]、[16]。因此，导电聚合物、碳纳米管、石墨烯、金属纳米线、超薄金属膜和金属网被广泛研究作为替代材料[17]、[18]、[19]、[20]、[21]。在这些候选材料中，金属网电极特别有吸引力，因为它们的光学和电学性能可以通过网孔间距、线宽和线截面面积来调节[22]。与随机纳米线网络不同，连续的金属网格提供了确定的电流路径，并避免了在变形过程中可能变得不稳定的众多节点依赖性电阻点。
铜网电极因其高导电性和低成本而受到了广泛关注[23]。然而，铜在潮湿、氧化、含氯和含硫的环境中容易氧化和腐蚀，这会迅速增加电阻并影响长期可靠性[24]。尽管保护层可以减轻这些影响，但它们可能会引入额外的处理步骤、光学损耗或界面失效风险[25]。镍是一个有前景的替代品，因为它具有良好的耐腐蚀性、良好的机械延展性，并且可以在图案化的导电区域上进行选择性电沉积，从而实现可控几何形状和厚度的连续金属网[26]、[27]、[28]、[29]。然而，一个关键挑战是开发一种制造方法，该方法能够同时实现可重复的网孔定义、高效的金属沉积、易于转移、机械固定和模板的重复使用。使用可重复使用的导电模板进行图案化电沉积非常适合这一目的[30]。预定义的ITO网格可以在电沉积过程中作为局部电流收集器，将镍的生长空间限制在设计的线区域内。网孔几何形状决定了光学孔径，而沉积时间则控制金属截面面积，从而控制sheet电阻。将网孔嵌入柔性聚合物基质中可以进一步抑制界面分层，可能限制弯曲时的平面外位移，并提供部分的环境隔离。
在本研究中，使用了一种可重复使用的光刻ITO模板来制备电沉积的镍网透明电极，然后将其转移到UV固化的NOA63基质中。通过系统地改变沉积时间，阐明了光学孔径和电导之间的权衡。优化后的电极在严重的弯曲、高温/高湿度老化、紫外-臭氧辐照以及多种化学腐蚀条件下进行了评估。最后，两个镍网/NOA63电极与基于viologen/phenazine的电致变色凝胶结合，构建了一种柔性三明治型电致变色器件。
章节片段
实验程序
玻璃基底（3.0厘米×2.5厘米）分别在去离子水和乙醇中超声清洗10分钟，然后在烘箱中干燥，通过旋涂以500转/分钟的速度涂覆光刻胶5秒，再以5500转/分钟的速度涂覆5秒。在90°C下软烘3分钟后，样品通过网状掩模暴露于紫外光下20秒，显影40秒，最后在120°C下硬烘3分钟。接着使用Ar/O2流量为30/1 sccm、功率为...的磁控溅射技术沉积ITO层
结果与讨论
图1示意性地展示了镍网/NOA63透明电极的制备路线。关键的设计原则是将几何图案化与金属生长分开。首先通过光刻在绝缘玻璃基底上定义一个规则的网格，随后图案化的ITO层作为局部电流收集器。由于在电沉积过程中只有ITO网格是导电的，因此Ni2+的还原被空间限制在图案化的线条上。
结论
开发了一种可重复使用的模板电沉积策略，用于制备镍网/NOA63柔性透明导电电极，并将其集成到柔性电致变色器件中。该方法结合了ITO网格的光刻定义、选择性Ni电沉积和聚合物辅助转移嵌入。这种架构分离了确定性图案化、金属电荷传输、光学孔径控制、机械支撑和部分功能
CRediT作者贡献声明
徐世才：监督、方法学、形式分析。杨盼：可视化、资源管理、形式分析。孙正：监督、软件开发、资金获取。韩壮富：撰写初稿、软件开发、数据管理。宋丽军：验证、监督、方法学、形式分析。曹坤：资源管理、数据管理、概念构思。于世辉：撰写与编辑、项目管理、数据调查、资金获取
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的会影响到本文所述工作的竞争性财务利益或个人关系。
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的会影响到本文所述工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了以下机构的支持：中国国家自然科学基金（项目编号：62001326和52175525）、河南省优秀青年教师计划（2024GGJS138）、河南省科技项目（项目编号：252102210250和242102231071）、河南省自然科学基金（252300421812）以及河南省青年科研启动基金（自然科学项目）（GDCP-ZX-2024-065-N1）。
韩壮富|孙正|曹坤|宋丽军|杨盼|徐世才|于世辉
