Síntesis fácil de nanocables de cobre ultralargos y delgados y su aplicación a electrodos conductores transparentes flexibles de alto rendimiento

Antecedentes

Los electrodos conductores transparentes (TCE) son piezas extremadamente importantes en muchos dispositivos optoelectrónicos, incluidos diodos emisores de luz orgánicos (OLED), células solares, pantallas de cristal líquido, pantallas planas, sensores, etc. [1-7]. El óxido de indio y estaño (ITO) es uno de los TCE más utilizados en la industria, que posee baja resistividad (\ (\ sim \ thinspace \! \! 10-30 \ Omega / \ square \)) con alta transparencia óptica (90% ) [8]. Es una lástima que el indio sea un elemento metálico raro y que su abundancia en la corteza terrestre sea muy baja, lo que hace que el precio del ITO sea cada vez más caro [8-10].

Por lo tanto, los investigadores han hecho muchos intentos para desarrollar algunos materiales nuevos para reemplazar parcialmente a ITO. Estos candidatos deben poseer bajo costo, alta conductividad, alta transmitancia y excelente flexibilidad y pueden depositarse a bajas temperaturas. Entre esos candidatos, los nanocables metálicos son especialmente prometedores. Estudios recientes han informado del uso de nanocables de plata (AgNW); Se ha informado que los electrodos transparentes basados ​​en AgNW compiten bien con ITO [11-19]. Sin embargo, la plata es un metal precioso y no debe ignorarse su elevado precio. Como resultado de la creciente demanda de nanocables metálicos de bajo costo, el cobre ha recibido una atención considerable como una alternativa interesante a la plata. El cobre es casi tan conductor como la plata, porque la resistividad global del cobre es 1,67 n Ω · m , mientras que el de la plata es 1,59 n Ω · m [20]. Además, el cobre es mucho más abundante y mucho menos caro que la plata y el ITO. Sobre la base de estos hechos, se presta cada vez más atención a los nanocables de cobre (CuNW).

Por lo tanto, se han estudiado varios métodos para preparar CuNW, como los procesos de deposición química de vapor, deposición electroquímica, molde y membrana [21-26]. Sin embargo, estos métodos implican varios procesos complejos y requieren reactivos químicos tóxicos o catalizadores valiosos. Probablemente, los métodos hidrotermales parecen ser una forma sencilla de producir CuNW. Zhang y col. preparados CuNW (o nanobarras de cobre) con un diámetro de aproximadamente 50 nm y una longitud de hasta> 10 μ m mediante síntesis hidrotermal con ácido ascórbico como agente reductor y polivinilpirrolidona (PVP) como agente de remate a temperatura relativamente baja [27]. Wang y col. prepararon CuNW ultralargos con un diámetro uniforme de aproximadamente 800-1000 nm y una longitud típica de varias decenas de micrómetros mediante la aplicación de ácido ascórbico como reductor y agente de remate [28]. Usando octadecilamina (ODA) como un agente reductor suave y un agente de adsorción, Shi et al. obtuvieron CuNW ultralargos con una longitud de hasta varios milímetros y diámetros de 30 a 100 nm [29]. Melinda Mohl y sus colaboradores aplicaron cloruro de cobre y glucosa en presencia de hexadecilamina (HDA) y prepararon con éxito algunos CuNW largos con un diámetro uniforme de 64 ± 8 nm y una longitud de unos pocos micrómetros [30]. Aziz y col. elaboró ​​un método hidrotermal simple para producir CuNW con una longitud de veinte micrómetros utilizando HDA ​​y bromuro de potasio como agente de remate [31]. Kim y col. informó una estrategia sintética mediada por semillas para la producción de CuNW, y algunas imágenes típicas de microscopía electrónica de barrido (SEM) en CuNW mostraron que el diámetro promedio era 21,9 ± 3,8 nm, y la longitud máxima era 77,1 μ m [32].

En comparación con los CuNW, la fabricación sobre CuNW TCE ha sido escasamente estudiada, ya que la inestabilidad y la característica de oxidarse fácilmente a menudo hacen que las películas de CuNW no sean conductoras. Wiley y sus colaboradores han logrado buenos resultados en la preparación de CuNW y CuNW TCE. En 2010, fue la primera vez que prepararon CuNW TCE sobre sustrato flexible con una resistencia laminar de 30 \ (\ Omega / \ cuadrado \) a una transmitancia especular del 85% mediante revestimiento de varilla Meyer [33]. En 2014, mejoraron la forma de producir CuNW y luego fabricaron CuNW TCE con una transmitancia> 95% a una resistencia de hoja <100 \ (\ Omega / \ square \) [34]. El grupo de Simonato trató CuNW con ácido acético glacial para fabricar CuNW TCE flexibles que exhibían una resistencia laminar de 55 \ (\ Omega / \ square \) al 94% de transmitancia ( λ =550 nm) mediante filtración al vacío [20]. Chu y col. preparó TCE CuNW con 52,7 \ (\ Omega / \ square \) en T =90% ( λ =400-700 nm) utilizando un recubrimiento por pulverización, que no era conductor antes del recocido en un horno durante 2 h en una atmósfera de 75% de argón y 25% de hidrógeno [35]. Sin embargo, a pesar de estos esfuerzos, las ECT basadas en CuNW todavía presentan una serie de limitaciones que impiden su uso generalizado. Un problema es su alta rugosidad superficial cuando se depositan sobre sustratos desnudos y otro problema es que los CuNW tienen un potencial de oxidación y una estabilidad química bajos.

Una forma de mejorar el rendimiento de las películas de nanocables es utilizar nanocables con relaciones de aspecto más altas [34]. Los CuNW cortos y gruesos no son adecuados para la preparación de ECT. Por ejemplo, CuNW con diámetros de aproximadamente 50 nm y longitud de aproximadamente 10 μ m propuesto en la Ref. [27] son ​​demasiado breves para preparar ECT de alta calidad. Vale la pena señalar que los CuNW demasiado largos tampoco son adecuados para la preparación de ECT, porque es demasiado fácil para ellos reunirse y no se pueden dispersar bien. Por ejemplo, la longitud de los CuNW propuestos en [29] fue de varios milímetros, y muchos de los CuNW se agrupan [29]. Las longitudes y diámetros moderados de CuNW son muy importantes para los TCE de CuNW de alta calidad. En este artículo, un enfoque hidrotermal simple para la síntesis de CuNW delgados, bien dispersos y ultralargos con un diámetro promedio de 35 nm y una longitud promedio de 100 μ Se informa m, donde AOD, ácido ascórbico y cloruro coprico (II) dihidrato (CuCl ₂ · 2H ₂ O) están involucrados. CuCl ₂ · 2H ₂ O proporciona una fuente de cobre, se usa ácido ascórbico como agente reductor y ODA se selecciona como agente de remate. Las longitudes y diámetros de CuNW se ven afectados por el tiempo de reacción, la relación molar de los tres fármacos, y revelaremos los efectos de estos factores. Los CuNW ultralargos y delgados se utilizaron para fabricar CuNW TCE a temperatura ambiente. La resistencia de la hoja del CuNW TCE fue tan baja como 26.23 \ (\ Omega / \ square \) a 89.06% de transmitancia ( λ =550 nm). Con el fin de reducir la rugosidad de los TCE de CuNW y evitar la oxidación de los CuNW, se recubrió con poli (metacrilato de metilo) (PMMA) la superficie de los TCE de CuNW para preparar los TCE híbridos de CuNW / PMMA (HTCE) y los efectos del PMMA sobre la transmitancia y la rugosidad. de las ECT CuNW.

Experimental

Síntesis de CuNWs

En un proceso típico para sintetizar CuNW, 140 mg de ácido ascórbico (C ₆ H ₈ O ₆ , Aladdin) y CuCl ₂ de 270 mg · 2H ₂ Se agregaron O (Aladdin) a 282 ml de AOD (26,3 mmol L ⁻¹ ) solución acuosa. Concentraciones molares de ácido ascórbico y CuCl ₂ · 2H ₂ O son 2,8 mmol L ⁻¹ y 5,6 mmol L ⁻¹ , respectivamente. La solución mezclada se convirtió en una suspensión homogénea después de 60 minutos de agitación de sellado a temperatura normal. Posteriormente, la suspensión obtenida se transfirió a un autoclave revestido de teflón y se selló durante 20 ha 120 ° C. A continuación, el reactor se enfrió a temperatura ambiente de forma natural. El exceso de productos químicos se eliminó lavando con agua desionizada y etanol. El producto final se mantuvo en 130 ml de ácido acético glacial (Aladdin) para evitar la oxidación de CuNW.

Fabricación de TCE de CuNW y HTCE de CuNW / PMMA

Los TCE CuNW se fabricaron sobre sustratos de tereftalato de polietileno (PET) (188 μ m de espesor). Se diluyó una pequeña cantidad de solución de ácido acético glacial que contenía CuNW con 500 ml de agua desionizada. Los TCE se formaron a temperatura ambiente mediante la filtración de una dispersión de CuNW en una membrana de filtro de éster de celulosa mixto (MCE) (0,45 μ metro). A continuación, la película depositada se transfirió al sustrato de PET aplicando una presión uniforme. La membrana del filtro MCE se despegó para mantener la red CuNW sobre el sustrato de PET. Se revistieron 100 ul de solución de PMMA (20 mg / ml) sobre la superficie de CuNW TCE usando un recubridor por centrifugación a 800 rpm durante 5 sy 2500 rpm durante 30 s. Los HTCE de CuNW / PMMA se secaron naturalmente sin sinterización térmica.

Caracterización estructural, óptica y eléctrica

La morfología y las dimensiones de los CuNW sintetizados se investigaron mediante SEM (JSM-7500F, JEOL) y microscopía electrónica de transmisión (TEM) (FEI-TECNAL G20). Las imágenes de morfología de la superficie de los CuNW se analizaron mediante un microscopio óptico (BX51M, OLYMPUS). Las transmitancias de CuNW TCE y CuNW / PMMA HTCE se determinaron mediante un espectrofotómetro UV (GZ502A, Shanghai Shine Photoelectric Technology Co., Ltd.). La rugosidad de CuNW TCE y CuNW / PMMA HTCE se determinó mediante un microscopio de fuerza atómica (AFM) (Dimension Edge, BRUKER). Los patrones de difracción de rayos X en polvo (XRD) de CuNW se realizaron mediante análisis XRD (Bruker, BRUKER OPTICS).

Se depositaron dos hojas de película de aluminio (Al) en ambos extremos de CuNW / PMMA HTCE o CuNW TCE, como se muestra en la Fig. 1. La distancia entre los dos lados internos de las películas de aluminio se marca como longitud L , y la distancia entre los otros dos lados del TCE se marca como ancho W . Relación de resistencia R de una película y su resistencia laminar R _s está restringido por la fórmula de la siguiente manera [36]:

$$ \ begin {array} {@ {} rcl @ {}} R_ {s} =R \ frac {W} {L} \ end {array} $$ (1)

Imagen fotográfica e ilustración esquemática ensayando el proceso de resistencia. La izquierda es una imagen fotográfica del proceso de prueba de resistencia, y la derecha muestra una ilustración esquemática de la longitud y el ancho de un TCE

La resistencia de CuNW TCE y CuNW / PMMA HTCE se midió con un multímetro y las resistencias de hoja correspondientes se concluyeron a partir de las resistencias con la ayuda de la Fórmula (1). Por ejemplo, la resistencia de CuNW / PMMA HTCE es 65,9 Ω , como se muestra en la Fig.1, L mide 19,2 mm y W es de 27,6 mm, respectivamente. Entonces, se puede concluir que la resistencia laminar del CuNW / PMMA HTCE en la Fig.1 es 94.7 \ (\ Omega / \ square \).

Resultados y discusión

Síntesis de CuNWs

En este trabajo, CuNWs bien dispersos con un diámetro promedio de 35 nm, una longitud promedio de 100 μ m, y una relación de aspecto de aproximadamente 2857 se sintetizaron mediante la reducción de CuCl ₂ · 2H ₂ O con ácido ascórbico mediante un proceso de reducción hidrotermal. La AOD actuó como agente de tope en el proceso de crecimiento de CuNW. Los tres materiales son todos muy baratos, por lo que el costo de preparación de CuNW es muy bajo. Diferentes tiempos de reacción y diferentes relaciones molares darán lugar a diferentes productos, y discutiremos estos factores en las siguientes subsecciones.

(A) Caracterización de CuNWs

Los CuNW se prepararon mediante el método de la subsección "Síntesis de CuNW" de la sección "Experimental". La fotografía de CuNW obtenida se muestra en la Fig. 2a. La morfología y la dimensión de los CuNW correspondientes se muestran mediante SEM en la Fig. 2b, c. En la Fig. 2b, c se muestra que el producto final está compuesto por una gran cantidad de CuNW con un diámetro promedio de 35 nm y una longitud promedio de 100 μ m, con una relación de aspecto de aproximadamente 2857. Se requieren NW largos con una relación de aspecto alta para lograr una alta conductividad eléctrica y transmitancia en las estructuras web basadas en NW, ya que permiten vías altamente conductoras y completamente interconectadas incluso con baja densidad de nanocables [37, 38]. En consecuencia, el método mencionado anteriormente es aplicable para la producción de CuNW uniformes. Estos CuNW delgados y uniformes permiten preparar TCE de CuNW de alto rendimiento. La Figura 2d representa el patrón XRD de CuNWs fundidos en un sustrato de silicio. Los CuNW se identifican sobre la base de los tres picos de difracción distinguibles en 43.316, 50.448 y 74.124, correspondientes a los planos cristalinos {1 1 1}, {2 0 0} y {2 2 0} de cobre cúbico centrado en las caras, respectivamente. . La intensidad de los planos cristalinos {1 1 1} de cobre cúbico centrado en las caras más alta que la de los otros indica el enriquecimiento de los planos cristalinos {1 1 1} de los CuNWs. El resultado también indica que los átomos de cobre depositados en primer lugar en {1 1 1} facetas, dieron lugar a CuNW unidimensionales (1-D). Sin señal de impurezas como CuO y Cu ₂ Se observó O en el patrón XRD, lo que indica que se obtuvieron CuNW puros.

Estructura de CuNWs. un Los CuNW se prepararon en acetato. b Imagen SEM de CuNWs desde una vista general. c Imagen SEM de CuNWs desde una vista detallada. d Patrón XRD de polvo de los CuNW fundidos en un sustrato de silicio

La Figura 3a, b muestra imágenes TEM de CuNW ultralargos con diámetros de aproximadamente 35 nm. Podemos observar que las superficies de los nanocables de cobre son muy lisas. La Figura 3c propone una imagen TEM de alta resolución (HRTEM) de un CuNW. Se observó que el espaciado de la red era de 0,21 nm, que corresponde al plano {1 1 1} del cobre cúbico del centro de la cara.

Imágenes TEM e imagen HRTEM de CuNW. un , b Imágenes TEM de CuNWs. c Imagen HRTEM de un CuNW. Se observó que el espaciado de la red era de 0,21 nm

(B) Análisis dependiente del tiempo

Para observar el proceso de crecimiento de CuNW, los productos fueron investigados por SEM. Los productos obtenidos después de un tratamiento hidrotermal de 1 a 40 horas a 120 ° C exhibieron diferentes morfologías y longitudes. La morfología de CuNW con diferentes tiempos de reacción se estudia mediante SEM. Las imágenes SEM de muestras en diferentes etapas del tratamiento hidrotermal se muestran en la Fig. 4.

Imágenes SEM de muestras en diferentes tiempos de reacción del tratamiento hidrotermal. Los diferentes tiempos de reacción del tratamiento hidrotermal son a 1 h, b 2 h, c 6 h, días 14 h, e 20 h, y f 40 h

En la Fig. 4a, se puede ver que el producto está compuesto principalmente por nanocubos de cobre y casi no se produce CuNW cuando el tiempo de reacción es de 1 h, lo que indica un sistema dominado por crecimiento isotrópico. La razón es que el agente de remate fue insuficiente para cubrir todas las facetas {1 0 0} recién formadas en los nanocristales de cobre en esta etapa. Dado que el mecanismo de crecimiento de CuNW aún no se comprende por completo, especulamos que solo una pequeña fracción de la AOD se vaporiza y disuelve a alta presión en la etapa inicial. Por lo tanto, no hay suficiente agente de remate para asegurar el crecimiento anisotrópico del cristal.

A medida que pasa el tiempo, se gasifica cada vez más AOD para producir suficientes agentes de cobertura, y luego el crecimiento 1D en estas semillas de nanocristales en agua conduce a la formación de CuNW. Como se muestra en la Fig. 4b-d, cada vez más materias primas se convierten en productos y cada vez más semillas de nanocristales se convierten en CuNW cuando el tiempo pasa de 2 a 14 h. Mientras tanto, podemos ver que las longitudes de CuNW son cada vez más largas en el rango de 2 a 14 h, y la longitud promedio de CuNW es de aproximadamente 25, 60 y 80 μ m en la Fig. 4b – d, respectivamente. Los CuNW son muy delgados y su diámetro medio es de sólo unos 35 nm. Cuando los CuNW son más largos que 100 μ m, se vuelven a romper fácilmente, por lo que su longitud ya no aumenta. La figura 4e, f indica que las longitudes y los diámetros de los CuNW no cambian significativamente en 20 a 40 h.

(C) Cantidad de ácido ascórbico

Se seleccionó ácido ascórbico como agente reductor en la síntesis de CuNW. Investigar la influencia de la cantidad de ácido ascórbico en la morfología de los CuNW, las cantidades de agua desionizada, ODA y CuCl ₂ · 2H ₂ Se fijaron O y se cambió la cantidad de ácido ascórbico. Después de 20 h de calentamiento en un autoclave sellado con revestimiento de teflón a 120 ° C, la solución obtenida se lavó con agua desionizada y etanol. Los productos finales se observaron con la ayuda de un microscopio óptico.

La fórmula química estructural del ácido ascórbico se puede escribir como se muestra en la Fig. 5. Hay cuatro hidroxilos (-OH) en una molécula de ácido ascórbico, que actúan como el grupo funcional en esta reacción de reducción, y hay un Cu ^ {2} + en un CuCl ₂ · 2H ₂ O molécula, por lo que se puede suponer que la relación molar óptima de ácido ascórbico y CuCl ₂ · 2H ₂ O es 0,5:1. La Figura 6 muestra las imágenes de microscopio óptico de los productos finales con diferentes proporciones molares de ácido ascórbico y CuCl ₂ · 2H ₂ O. Cuando la relación molar es 0,5:1, se produce la mayor cantidad de CuNW (Fig. 6b) y la cantidad de nanopartículas de cobre (CuNP) es relativamente mucho menor. Al aumentar la relación molar a 1:1 o 2:1, aparecen más y más CuNP en las imágenes del microscopio óptico (Fig. 6c, d). En la relación molar de 2:1, el producto contiene una gran cantidad de CuNP y apenas se forman CuNW. Probablemente esto se deba a que los CuNW crecen a partir de semillas gemeladas múltiples. Sin embargo, las semillas gemeladas múltiples son inestables en las etapas iniciales si sus {1 0 0} facetas no están bien cubiertas. el crecimiento de cristales en las facetas {1 0 0} podría convertir rápidamente semillas gemeladas en semillas monocristalinas, que solo producen CuNP. Cuando la relación molar de agente reductor es mucho mayor que el valor apropiado, aparecerá una gran cantidad de semillas de múltiples maclados en la etapa inicial. Al mismo tiempo, la ODA no se vaporiza mucho y no se difunde en la acuosa, lo que resulta en la falta de agente de cobertura. En el caso de que la relación sea 0,2:1 en la Fig. 6a, la solución es muy viscosa y contiene una gran cantidad de AOD, lo que hace muy difícil separar los CuNW de la solución. En la figura 6a se producen pequeñas cantidades de CuNP y CuNW, y podemos suponer que en este caso solo se reduce una parte del cobre, ya que la cantidad de agente reductor es menor de lo normal.

Fórmula química estructural del ácido ascórbico. Hay cuatro hidroxilos (-OH) en una molécula de ácido ascórbico, que actúan como grupo funcional en esta reacción de reducción

Imágenes de microscopio óptico de CuNW sintetizadas con diferentes proporciones molares de ácido ascórbico y CuCl ₂ · 2H ₂ O. Las diferentes proporciones molares de ácido ascórbico y CuCl ₂ · 2H ₂ O eres un 0,2:1, b 0,5:1, c 1:1 y d 2:1

Fabricación de CuNW TCE

El método de transferencia por filtración al vacío es un método simple y escalable para producir TCE. Por medio de la transferencia por filtración al vacío, las soluciones que contienen NW se pueden diluir adecuadamente y distribuirse como alambres individuales, por lo que los TCE preparados poseen una buena conductividad. Mientras tanto, se puede filtrar algo de reactivo, lo que es útil para mejorar la conductividad eléctrica de los TCE. En este trabajo, la solución de ácido acético glacial que contiene CuNW se diluye con agua desionizada y luego se filtra en una membrana de filtro MCE. Durante el proceso, se pueden eliminar los materiales orgánicos residuales y los óxidos de cobre, lo que ayuda a mejorar la conductividad eléctrica de los TCE de CuNW.

La transmitancia de un TCE depende de la cantidad de CuNW depositados sobre los sustratos y disminuirá drásticamente cuando la resistencia laminar del TCE disminuya. La alta conductividad y alta transmitancia de los TCE de CuNW se atribuyen principalmente a la morfología de los CuNW, como la longitud larga, el diámetro pequeño, la ausencia de NP y cualquier otra materia orgánica residual [39-41]. En este trabajo, seleccionamos el tiempo de reacción como 20 hy la relación molar de ácido ascórbico y CuCl ₂ · 2H ₂ O como 0,5:1. La Tabla 1 enumera las resistencias y transmitancias de la hoja (excluyendo el sustrato de PET) a 550 nm para cinco TCE de CuNW. El hecho de que las transmitancias más altas estén relacionadas con las resistencias de la hoja más bajas está en línea con las observaciones existentes. Transmisiones en un rango más amplio ( λ =366–741 nm) para las cinco muestras se proponen en la Fig. 7. La imagen fotográfica de la muestra C también se muestra en la Fig. 7, cuyas transmitancias es 89.06% a 550 nm (excluyendo el sustrato de PET).

Espectros de transmitancia (366–741 nm) de los TCE CuNW con varias resistencias laminares. Las resistencias laminares y la transmitancia de las cinco muestras a 550 nm se enumeran en la Tabla 1. Se demuestra la imagen fotográfica de un CuNW TCE, cuya transmitancia a 550 nm es del 89,06% a condición de que se excluya el efecto del PET

Fabricación de CuNW / PMMA HTCE

Aunque los TCE de CuNW tienen muchas ventajas, no se pueden ignorar algunas deficiencias fatales, incluida la alta rugosidad y la baja estabilidad química, que limitan sus aplicaciones. Para superar estos problemas, fabricamos CuNW / PMMA HTCE mediante recubrimiento por centrifugación con una solución de PMMA de 20 mg / ml para reducir la rugosidad y prevenir la oxidación de CuNW. Se compararon las propiedades de CuNW TCE y CuNW / PMMA HTCE. La Figura 8a, b muestra gráficos de transmitancia y los cambios en la conductividad de un CuNW TCE y un CuNW / PMMA HTCE sobre un sustrato de PET, respectivamente. La Figura 8a muestra que CuNW TCE y CuNW / PMMA HTCE poseen espectros de transmitancia similares. En la Fig. 8b, podemos ver que las resistencias laminares del CuNW TCE y del CuNW / PMMA HTCE también eran similares entre sí cuando se acababan de preparar. La resistencia laminar del CuNW TCE aumentó rápidamente de 32,1 \ (\ Omega / \ cuadrado \) a 93,5 \ (\ Omega / \ cuadrado \) después de 3 h. Sin embargo, la resistencia laminar de CuNW / PMMA HTCE mostró un lento aumento, que se mantuvo casi sin cambios cuando pasaron 50 h y se mantuvo todavía muy baja (74 \ (\ Omega / \ square \)) cuando pasaron 72 h. La estabilidad mejoró significativamente después de que el CuNW TCE se revistiera con PMMA para formar un CuNW / PMMA HTCE. Por lo tanto, el recubrimiento de PMMA protegió eficazmente los CuNW de la humedad y el oxígeno.

Comparación de las propiedades optoelectrónicas de un CuNW TCE y un CuNW / PMMA HTCE. un CuNW TCE y CuNW / PMMA HTCE poseen espectros de transmitancia similares. b El cambio en la resistencia de la hoja de CuNW y CuNW / PMMA HTCE almacenados en condiciones ambientales durante 72 h

Como se mencionó anteriormente, una gran rugosidad no es compatible con varias aplicaciones y puede causar cortocircuitos en dispositivos electrónicos. Por lo tanto, las superficies lisas son cruciales para la aplicación práctica de los dispositivos optoelectrónicos. Incorporamos CuNW en la película de PMMA para reducir la rugosidad. La Figura 9 muestra imágenes topográficas AFM de un CuNW TCE y un CuNW / PMMA HTCE. En la Fig. 9a, la topografía de la superficie del CuNW TCE es relativamente rugosa, cuya rugosidad de la superficie de la raíz cuadrada media (RMS) es de 31,2 nm. En la Fig. 9b, la topografía de la superficie del CuNW / PMMA HTCE parece muy suave, cuya rugosidad superficial RMS es de 4,8 nm. Es obvio que la película de PMMA recubierta por rotación puede reducir en gran medida la rugosidad de la superficie de la película de CuNW porque la solución de PMMA puede llenar los agujeros entre las rejillas aleatorias de CuNW.

Imágenes topográficas AFM de a CuNW TCE y b CuNW / PMMA HTCE. Las imágenes de la izquierda son imágenes originales de AFM y las imágenes de la derecha muestran la rugosidad de la superficie RMS

Conclusiones

En este artículo se propone un método hidrotermal para sintetizar CuNW ultralargos y delgados. El diámetro promedio de los CuNW es de aproximadamente 35 nm y la longitud promedio es de aproximadamente 100 μ m, y la relación de aspecto correspondiente es de aproximadamente 2857. Las materias primas en cuestión incluyen CuCl ₂ · 2H ₂ O, AOD y ácido ascórbico, que son todos muy baratos y no tóxicos. En el proceso hidrotermal, CuCl ₂ · 2H ₂ El O proporciona una fuente de cobre, el ácido ascórbico actúa como agente reductor y se utilizó ODA como agente de remate.

Los TCE de CuNW fueron fabricados por CuNW preparados por el método hidrotermal. El mejor resultado que logramos para CuNW TCE fue R _s =26,23 \ (\ Omega / \ cuadrado \) para T =89,06% a 550 nm (excluyendo el sustrato de PET). El proceso de fabricación de TCE se llevó a cabo a temperatura ambiente y no hubo necesidad de postratamiento como recocido térmico y calentamiento opto-térmico. Para reducir la rugosidad y prevenir la oxidación de los TCE de CuNW, fabricamos HTCE de CuNW / PMMA. Los experimentos mostraron que CuNW / PMMA HTCE posee una menor rugosidad y una mayor actividad antioxidante en comparación con CuNW TCE.

Abreviaturas

AFM:

Microscopio de fuerza atómica

AgNWs:

Nanocables de plata

CuNPs:

Nanopartículas de cobre

CuNWs:

Nanocables de cobre

HDA:

Hexadecilamina

HRTEM:

Microscopía electrónica de transmisión de alta resolución

HTCE:

Electrodo conductor transparente híbrido

HTCE:

Electrodos conductores transparentes híbridos

ITO:

Óxido de indio y estaño

MCE:

Éster de celulosa mixto

ODA:

Octadecilamina

OLED:

Diodos emisores de luz orgánicos

PET:

Tereftalato de polietileno

PMMA:

Poli (metacrilato de metilo)

PVP:

Polivinilpirrolidona

RMS:

Raíz cuadrada media

TCE:

Electrodo conductor transparente

ECT:

Electrodos conductores transparentes

TEM:

Microscopía electrónica de transmisión

XRD:

Difracción de rayos X

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