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电化学插层宽频调节薄碳材料的透明度
通常情况下，在两层材料中间插入一层材料，这个三明治结构的透明度会低于原先的两层材料。在原子尺度下是否也是如此？近日，马里兰大学的胡良兵教授（点击查看介绍）团队通过电化学插层碱金属离子，在近红外到可见光波段，增加了透明导电材料的透明度。
透明且导电的材料广泛应用于光电子领域器件，例如太阳能电池、有机发光器件（OLED）、触摸屏显示器和智能玻璃等。掺杂的金属氧化物，例如氧化铟锡（ITO）在商用透明导体电极占主导地位。由于铟的稀缺，ITO的高生长成本和其陶瓷的脆性性质，金属纳米线、金属网格、导电 聚合物、碳纳米管、石墨烯等在过去十几年中得到大量研究来取代ITO。尽管这些材料取得了不小的成功，包括ITO在内的大多数关于透明导电材料的研究集中在可见光范围。在光谱的其他波段，具有同时透明和导电性能的材料也非常的重要，如红外波段。红外—可见透明导电材料在多结太阳能电池、红外成像和传感、红外线发射装置中均有应用，这些装置能在天文、电信和军事等领域发挥很大的作用。因此，对于宽频透明导电材料的研究以及如何对这些材料的改性非常关键。
胡良兵教授团队开发的这一技术，拓展了宽频透明导电材料的使用性，也很好地提升了低成本碳基宽频透明导电薄膜材料的性能。在碳纳米管/石墨烯透明导电薄膜中插入锂离子或者钠离子，薄膜的透明度在可见光波长为550纳米条件下的70%增加到95%，在近红外波长为2微米的条件下的78%增加到96%。这一提升并不影响薄膜的导电性，并且这一极大的透明度的增加范围至少从可见光区（波长450纳米）到近红外区（波长5微米）有效。他们采用的电化学插层法类似人们熟悉的可充电锂离子/钠离子电池技术。因此，碳纳米管/石墨烯透明导电薄膜的透明度可以逐渐、反复地调节，最终实现宽频、大范围透明度的操控。低成本的碳纳米管/石墨烯透明导电薄膜可以使用溶液法制备均匀成膜，具有大规模商业化的潜力。
该材料能够在红外波段调节透明度，因此可以应用于包括热迷彩伪装等。下图为碱金属离子对碳纳米管/石墨烯透明导电薄膜在热衬底下的红外成像图，很好的反映了锂离子、钠离子对于此薄膜的红外透射性调节。
这一成果近期发表在ACS Nano 上，文章的第一作者是马里兰大学的博士生万佳雨、许悦和中密歇根大学的Burak Ozdemir。
该论文作者为：Jiayu Wan, Yue Xu, Burak Ozdemir, Lisha Xu, Andrei B. Sushkov, Zhi Yang, Bao Yang, Dennis Drew, Veronica Barone, and Liangbing Hu
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：
Tunable Broadband Nanocarbon Transparent Conductor by Electrochemical Intercalation
ACS Nano, 2017, 11, 788, DOI: 10.1021/acsnano.6b07191
导师介绍
胡良兵
http://www.x-mol.com/university/faculty/35057