基于微尺度3D打印技術的柔性透明電極制造技術

作者：李家欣，賀健康
單位：西安交通大學機械制造系統(tǒng)工程國家實驗室　

具有嵌入式金屬網的柔性透明電極（FTE）由于其出色的光電性能,，表面粗糙度和機械和環(huán)境穩(wěn)定性,，為被認為是傳統(tǒng)的導電銦錫氧化物（ITO）的有力替代品。但是,，現(xiàn)有光刻及電鍍等傳統(tǒng)制造工藝具有工藝復雜,，污染嚴重等缺點，實現(xiàn)嵌入式金屬網簡單,，經濟高效且環(huán)保的制造仍然存在巨大的挑戰(zhàn),。最近，青島理工大學提出了一種結合電場驅動3D打印和熱壓印的方法來制造嵌入式銀網電極,，該方法可以高效經濟地制備高性能的柔性透明電極,。

圖1 制造方法示意圖

研究中，具有嵌入式金屬網的柔性透明電極的制造主要分為兩步,，首先,，使用電場驅動3D 打印工藝，通過在擠出式噴頭處施加高壓電場,，使打印纖維在電場的作用下變細,，打印制造數(shù)微米寬的高精度銀網，然后使用滾筒輔助混合熱壓工藝將銀網嵌入熱塑性柔性透明基板中,，以獲得最終的柔性透明電極,。

圖2 柔性嵌入式透明電極

圖3 不同打印層數(shù)的柔性嵌入式透明電極微觀截面

最終制造的柔性透明電極透光率高（85.79％），電阻�,。�0.75Ωsq-1）且表面光滑,，具有出色的光電性能。在各種循環(huán)測試和惡劣工作條件下,，如經過1000次彎曲循環(huán),、80次附著力測試,、120次刮擦測試、100分鐘超聲波測試和72小時的化學腐蝕等測試后,，柔性電極的電阻幾乎沒有增加,，具有優(yōu)異的機械穩(wěn)定性及環(huán)境適應性。

參考文獻：
Zhu, X., Liu, M., Qi, X., Li, H., Zhang, Y. F., Li, Z., Peng, Z., Yang, J., Qian, L., Xu, Q., Gou, N., He, J., Li, D., & Lan, H. (2021). Templateless , Plating-Free Fabrication of Flexible Transparent Electrodes with Embedded Silver Mesh by Electric-Field-Driven Microscale 3D printing and Hybrid Hot Embossing. Advanced Materials, 2007772, 1–10. https://doi.org/10.1002/adma.202007772