反向印刷技术：图案化导电纳米线的“工业化”制备

在电子器件领域，银纳米线（AgNW）作为透明电极材料具有优异的物理性能、低表面电阻以及高柔韧性等优点，被广泛应用于触摸屏、传感器、太阳能电池、有机发光二极管等光电领域。但由于缺乏高效的AgNW图案化技术使其作为电极在集成电子器件中的应用受到限制。目前，诸如喷墨打印技术、照相凹版印刷、模板转移印刷技术等传统图案化技术被用以制备图案化AgNW透明导电电极（AgNW TCE），但是其在高分辨率、基底普适性以及图案化电极透明性、导电性等方面仍存在较大的局限性。

近日，韩国大邱庆北科学技术院（DGIST）Youngu Lee与韩国机械和材料研究院（KIMM）Sin Kwon等研究者用新型导电AgNW“墨水”，基于反向胶印技术结合强脉冲光辐照技术（IPL）简便实现了AgNW TCE的大面积（120 × 100 mm²）、高分辨率（微米级）制备。该图案化AgNW TCE具有高导电性、高透明性以及优异的机械性能，且适用于不同材质基底，在柔性有机发光二极管（OLED）器件应用方面展现出优异的性能。

图案化AgNW电极制备过程示意图。图片来源：ACS Appl. Mater. Interfaces

研究团队以聚乙烯吡咯烷酮包裹AgNW（AgNW长度25 μm、直径32 nm）、异丙醇为溶剂，并添加微量硅酮表面能改性调节剂（BYK333）、丙二醇甲醚醋酸酯（PGMAC）粘结剂制备了新型的导电AgNW“墨水”。其中，表面能调节剂和粘结剂的加入是制备高质量、高分辨率图案化AgNW的关键。

AgNW“墨水”组成对图案化质量的影响。图片来源：ACS Appl. Mater. Interfaces

通过优化“墨水”组成以及印刷过程参数，研究团队采用反向胶印技术在玻璃、塑料等基底实现了大面积（120 × 100 mm²）不同宽度（6 μm ~500 μm）、间隔、图案化AgNW的制备。该图案化AgNW具有光滑的表面、均一的线宽、整齐的边界以及完整的导电网络。

反向胶印技术制备不同的AgNW图案。图片来源：ACS Appl. Mater. Interfaces

为避免高温热处理对基底的不良影响，研究团队进一步采用强脉冲光（600 ~ 850 V）对图案化AgNW进行辐照处理，以除去粘结剂、包覆剂等不导电组分，赋予AgNW优异的电性能和透明度。同时，在强脉冲光辐照过程中AgNW之间能够基于焊接进一步提升其导电性能和机械性能。

图案化AgNW强脉冲光辐照处理后性能测试。图片来源：ACS Appl. Mater. Interfaces

将图案化AgNW作为阴极用于构筑柔性OLED器件，器件在3 ~ 15 V工作电压下呈现均一、稳定的黄色发光；且能够耐受大幅度弯曲形变。

AgNW TCE在OLED中的应用。图片来源：ACS Appl. Mater. Interfaces

总结

本文通过制备新型导电AgNW墨水，基于反向印刷技术结合强脉冲光辐照技术实现了图案化AgNW的大面积制备。该图案化AgNW作为柔性电极呈现出优异的导电性、透明度以及机械性能，在柔性电子器件构筑方面具有广阔的应用前景。

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）：

High-Resolution and Large-Area Patterning of Highly Conductive Silver Nanowire Electrodes by Reverse Offset Printing and Intense Pulsed Light Irradiation

ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11, 14882-14891, DOI: 10.1021/acsami.9b00838