柔性導電薄膜
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-18
柔性導電薄膜的實例教程
作為柔性電子器件的基礎材料，柔性導電薄膜在光電器件、電子/離子皮膚、可穿戴傳感器等領域受到了廣泛關注。經過30年的不懈努力，研究者們在設計制備具有可彎曲性、可拉伸性的柔性導電薄膜方面取得了巨大成功，極大促進了柔性光電子領域的發展。隨著科技的發展，人們在小型化和便攜性等方面對新一代智能柔性電子器件提出了更高要求。因此，設計開發能夠自由折疊-伸展的新型柔性導電薄膜材料，具有重要的科學意義和迫切的應用需求。
近日，煙臺大學劉洪亮教授團隊將導電離子液體1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽（[EMIm][NTf2]）浸潤具有平行聚乳酸（PLA）微結構框架的多孔聚（偏二氟乙烯-co-六氟丙烯）（PVDF-HFP）納米纖維網絡，制備了一種能夠可逆的在面內折疊-伸展的柔性導電薄膜。一方面，納米纖維網絡和液體分子之間的離子-偶極相互作用賦予聚合物膜超浸潤性，進一步為復合薄膜可逆的面內折疊-展開提供了毛細驅動力。另一方面，通過合理的微米尺度框架設計，可以增強薄膜的面內折疊-展開程度。本工作為滿足新一代智能柔性電子器件的小型化和便攜性，提供了關鍵基礎材料。
圖1.可逆面內折疊-展開的柔性導電薄膜的設計。(a)通過靜電紡絲制備多孔PVDF-HFP納米纖維網絡。(b)通過3D打印在多孔PVDF-HFP納米纖維膜上引入微米PLA框架。(c)多尺度聚合物網絡超親[EMIm][NTf2]，形成均一穩定的液膜，顯示出可逆的面內折疊-伸展性能。
由于毛細效應，PVDF-HFP網絡能夠維持一層穩定的離子液體液膜，使制備的復合薄膜在宏觀上均勻且透明。
展開 此外，熱管理材料的導電性也應考慮在內電子設備。電子產品中有大量的電路集成芯片中，這將不可避免地產生漏電流。熱管理材料往往由于含有高導電性石墨烯、碳納米管(CNTs)等導電性高的導熱填料，因此容易引起短路。那么如何使相變材料具有優異的傳熱性能，同時能保持低的電導率下和優異的柔性是目前面臨的挑戰之一。
02
成果掠影
大連理工大學唐炳濤教授在制備具有高導熱和低電阻、以及優異的柔性的熱管理材料方面取得新進展。本文提出了一種新型的柔性熱管理相變薄膜PCPU/mCNTs。作者將烷基化改性碳納米管（mCNTs）設計成相變聚氨酯（PCPU）體系。基于高電阻和mCNTs的導熱性能，制備出的PCPU / mCNT薄膜表現出增強的導熱性和高電阻。實驗結果表明，PCPU/ mCNTs薄膜具有優異的柔韌性、抗拉性(>6 MPa)、熱穩定性、高相變焓(>92 J/g)、高導熱系數和高電阻(比銅高5個數量級)。基于上述優異性能，PCPU/mCNTs薄膜可以通過相變和散熱的協同作用，有效地實現電子器件的熱管理。此外，PCPU/mCNTs薄膜還可以根據應用場景進行重塑和回收。該工作為電子器件熱管理材料的設計提供了一種新思路，未來應進一步關注該方法的普適性。研究成果以“Flexible phase change films with enhanced thermal conductivity and low electrical conductivity for thermal management”為題發表于《Chemical Engineering Journal》。
展開 將其應用于電磁屏蔽，nMAG的高導電性將其達成商用最小屏蔽效果(20 dB)的材料厚度降低到了100 nm；將其應用于紅外探測，強光致熱發射(PTI)效應將擴展了石墨烯/硅二極管的響應波長從1.5 μm擴展到了4 μm。此外，作者通過將200 nm厚的nMAG層層組裝，降低薄膜氣體逸散阻力，進而抑制氣囊的產生。所制備10 μm厚的石墨烯薄膜表現出了較低的折皺密度以及高的導熱系數(1581 W m?1 K?1)。研究成果以“Flexible Large?Area Graphene Films of 50–600 nm Thickness with High Carrier Mobility”為題發表于《Nano-Micro Letters》。 l 03圖文導讀 圖1. 超薄自支撐GO/PAN薄膜的制備。 圖2. 基于PAN原子氣體溢出通道。 圖3. nMAG的結構和柔性。 圖4. nMAG的電學性能和應用。 圖5. 由200 nm nMAG 組裝的10 μm mMAG的熱性能。 ★ 平臺聲明 部分素材源自網絡，版權歸原作者所有。分享目的僅為行業信息傳遞與交流，不代表本公眾號立場和證實其真實性與否。如有不適，請聯系我們及時處理。歡迎參與投稿分享！
展開 導讀
近日，中國山東大學與英國曼徹斯特大學的研究人員在柔性電子領域取得一項重要進展，他們開發出超高速的新型柔性納米晶體管。它由氧化物半導體制成，能以1GHz 的基準速度運行。
背景
傳統電子產品，往往會給我們一種“僵硬”的印象，它們無法經受彎曲、扭曲和拉伸。然而，新興的柔性電子產品卻彌補了傳統電子產品的這些不足。特別是對于可穿戴設備來說，柔性電子技術的發展大大改善了用戶的佩戴體驗，更加適應人體的自由運動。
之前，筆者曾介紹過許多柔性電子產品，例如：柔性電池、柔性液晶屏、柔性可穿戴傳感器、柔性的有機閃存、柔性超級電容、柔性微處理器、柔性觸控傳感器、柔性天線、柔性電子紙張等等。為了讓大家有一個更直觀的認識，下面通過圖片進行展示：
（圖片來源：加州大學圣地亞哥分校）
（圖片來源：日本東北大學）
（圖片來源：佛羅里達州立大學）
（圖片來源：KAIST）
（圖片來源：曼徹斯特大學）
（圖片來源：英屬哥倫比亞大學）
（圖片來源：Graphene Flagship）
（圖片來源： Mats Tiborn）
創新
近日，在柔性電子領域又出現一項重要研究進展。中國山東大學（ Shandong University）與英國曼徹斯特大學（University of Manchester ）的研究人員合作開發出一種新型超高速的柔性納米晶體管，也稱為“薄膜晶體管”（TFT）。它由氧化物半導體制成，能以1GHz 的基準速度運行。
技術
TFT 是一種通常應用于液晶顯示屏（LCD）中的晶體管。具有LCD顯示屏的大多數現代電子設備，例如智能手機、平板電腦和高清電視，都具有TFT。
TFT是如何工作的呢？
展開 在材料被拉伸時，這些液態金屬液滴會隨著彈性基底一同變形，這防止了導電填料的分離；同時液滴和垂直于拉伸方向的金屬顆粒之間距離減小，使得它能夠聯通附近的金屬粉末從而提升材料的整體導電性。COMSOL模擬計算結果表明，這種固液填料混合的復合材料結構可以在機械變形時增加彈性體內部導電填料的電接觸點的密度，從而大大提升材料的電導率。
此外，研究人員還進一步研究了復合材料對磁場的響應以及導熱性能，并開發了磁壓傳感器，柔性加熱膜等應用。其中柔性加熱膜能夠感應表面壓力大小并自動調節加熱溫度，而且結構簡單不含傳感器等電路元件，可以任意裁剪，方便應用在柔性設備上。由于其具有出色的機械，電氣和熱傳導性能，我們相信該復合材料在傳感器，軟體機器人和可穿戴設備領域具有廣闊的應用前景。
使用液態金屬復合材料制作的柔性加熱膜工作原理和智能加熱可穿戴設備
近日，該成果以“Liquidmetal-filled magnetorheological elastomer with positive piezoconductivity”為題，發表在《自然·通訊》雜志上（Nat. Commun., 2019, 10, 1300）。該論文第一作者為澳大利亞伍倫貢大學博士研究生贠國霖。澳大利亞伍倫貢大學唐詩楊博士和李衛華教授，以及美國北卡羅萊納州立大學Michael Dickey教授為共同通訊作者。
文章鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-019-09325-4
來源：高分子科學前沿
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柔性導電薄膜的最新內容
CINNO Research產業資訊，德國化學材料專業廠商默克（Merck）正通過提供高端汽車顯示解決方案，加速向柔性OLED市場的擴張。在柔性OLED的核心技術——薄膜封裝（TFE）工藝中，默克導入了原子層沉積（ALD）方法，以替代傳統的化學氣相沉積（CVD）方法。
根據韓媒Sisajournal報道，據顯示行業8月27日消息，默克公司已成功開發了一種適用于ALD工藝的前驅體，并將其應用于柔性
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熱能是最常見、應用最廣泛的能源之一，但一旦發生熱失控，可能造成重大危害。當產生的熱量沒有得到有效釋放時，熱量就會積累，熱量的積累就會引起多米諾骨牌一樣的連鎖反應現象，其中由于溫度升高引起的一些變化會使溫度進一步升高。電池部件、動力發動機
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隨著智能電子設備的高度集成化和小型化，電子元件產生的大量熱量導致電子設備效率降低甚至嚴重的熱失效。散熱器直接接觸電子元件，幫助散熱，而高接觸電阻阻礙了散熱器與電子元件之間的熱傳遞。
熱界面材料(TIM)旨在降低接觸電阻，滿足電子、航空航天和軍事領域對器件的嚴格要求。近年來，具有高導熱系數的柔性
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隨著可穿戴集成設備的發展，散熱問題逐漸引起人們的廣泛關注。散熱不及時、導熱不均勻會造成設備效率低下甚至損壞，造成安全隱患。良好的熱管理能力仍然是可穿戴材料面臨的挑戰。同時，電子元件產生的電磁波會干擾正常的細胞行為和設備工作
來源 | Chemical Engineering Journal
原文 | https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142650
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隨著信息時代的不斷發展、云計算、人工智能、物聯網、大數據，正在徹底改變人類生活。電子系統，包括化工生產中的電子控制器
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CINNO Research
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