กระบวนการเคลือบแบบหมุนอย่างง่ายจะแทนที่ชั้นฉนวนด้วยชั้นที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ช่วยเพิ่มความทนทานและประสิทธิภาพของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่น
การศึกษา: การปรับปรุงการนำไฟฟ้าและความเสถียรของเส้นลวดนาโนเงินโดยการแลกเปลี่ยนลิแกนด์เพื่อให้ความร้อนแบบจูลโดยธรรมชาติ แหล่งที่มาของภาพ: Bokeh พื้นหลังเบลอ/Shutterstock.com
นักวิทยาศาสตร์ของ UNIST ได้นำเสนอเทคนิคที่เรียบง่ายแต่มีประสิทธิภาพในการแทนที่ชั้นฉนวนโพลีไวนิลไพโรลิโดน (PVP) ที่ล้อมรอบเส้นลวดนาโนเงิน (AgNWs) ส่งผลให้ค่าการนำไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญและความทนทานเพิ่มขึ้น
ความก้าวหน้านี้สามารถช่วยพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่น พับได้ และม้วนได้โดยใช้อิเล็กโทรด AgNW ที่โปร่งใส การศึกษาถูกตีพิมพ์ใน เคมีประยุกต์ฉบับนานาชาติ–
AgNW เป็นเส้นใยโลหะที่บางกว่าเส้นผมมนุษย์หลายพันเท่า ซึ่งจัดเป็นโครงข่ายที่ช่วยอำนวยความสะดวกในการนำไฟฟ้าในขณะที่ปล่อยให้แสงผ่านได้ ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับใช้ในอิเล็กโทรดโปร่งใสในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความยืดหยุ่น
อย่างไรก็ตาม PVP ถูกใช้ในกระบวนการผลิตเพื่อเพิ่มการเติบโตของเส้นลวดนาโนโดยการห่อหุ้มพื้นผิวของมัน แต่ PVP ยังทำหน้าที่เป็นฉนวนซึ่งทำให้นำไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพยากและเพิ่มความต้านทานโดยรวมของอิเล็กโทรด
ทีมวิจัยของ UNIST ได้พัฒนาเทคนิคในการแทนที่ PVP ด้วยเอทิลีนไกลคอล (EG) ในกระบวนการแก้ปัญหาง่ายๆ
ด้วยการจุ่ม AgNW ลงในสารละลาย EG แล้วหมุนอย่างรวดเร็ว การเคลือบ PVP ก็จะถูกกำจัดออกไป ทำให้เกิดชั้นสื่อกระแสไฟฟ้าใหม่ได้ ชั้นนี้ไม่เพียงแต่ปรับปรุงเส้นทางไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังปกป้องสายนาโนจากความชื้นและเพิ่มความโปร่งใสอีกด้วย
เราพิจารณาคุณสมบัติทางเคมีกายภาพต่างๆ เช่น ความหนืด การระเหย และความสามารถในการสร้างพันธะไฮโดรเจนของลิแกนด์ที่มีศักยภาพในการตั้งครรภ์แทน วิธีการที่ครอบคลุมนี้ช่วยให้เราสามารถพัฒนาเทคนิคการแลกเปลี่ยนลิแกนด์ที่มีประสิทธิภาพ–
Tae-Hyuk Kwon ศาสตราจารย์และผู้อำนวยการฝ่ายวิจัย UNIST
การเปลี่ยน PVP ส่งผลให้ความต้านทานไฟฟ้าลดลง 43% ซึ่งมีค่าการนำไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเกือบสองเท่าอย่างมีประสิทธิภาพ
นอกจากนี้ อิเล็กโทรดที่ได้รับการปรับแต่งยังแสดงประสิทธิภาพสูงอย่างต่อเนื่องแม้ภายใต้สภาวะสุดขั้วที่ 85°C และความชื้น 85% และยังปรับปรุงการส่งผ่านแสงเล็กน้อย ซึ่งเอื้อต่อการสร้างอิเล็กโทรดที่สว่างและโปร่งใสมากขึ้น
ทีมงานได้พัฒนาเครื่องทำความร้อนแบบโปร่งใสซึ่งแสดงให้เห็นประสิทธิภาพการทำความร้อนที่ดีขึ้นกว่า 35% เมื่อเทียบกับเครื่องทำความร้อน AgNW แบบดั้งเดิมโดยใช้อิเล็กโทรดที่ได้รับการปรับปรุงเหล่านี้
ด้วยความต้านทานที่ลดลง เครื่องทำความร้อนเหล่านี้จึงสามารถเข้าถึงอุณหภูมิ 140-145°C ได้ในการเปิดใช้งานเพียงหกนาที ซึ่งเกินอุณหภูมิสูงสุดก่อนหน้านี้ที่ 102°C
ในขณะที่สายไฟแบบดั้งเดิมได้รับการปกป้องด้วยฉนวนภายนอกเพื่อให้มั่นใจถึงเสถียรภาพทางไฟฟ้า การเคลือบ PVP ที่เป็นฉนวนบน AgNW ทำให้เกิดความท้าทายในการเพิ่มความต้านทาน วิธีการแลกเปลี่ยนลิแกนด์แบบใหม่เป็นโซลูชันที่เรียบง่ายและปรับขนาดได้ โดยไม่ต้องผ่านกระบวนการที่ซับซ้อนหรือการบำบัดที่อุณหภูมิสูง เทคโนโลยีนี้มีศักยภาพที่ดีเยี่ยมสำหรับการใช้งานในจอแสดงผลที่ยืดหยุ่น เซ็นเซอร์ที่สวมใส่ได้ กระดาษอิเล็กทรอนิกส์ และอุปกรณ์ทำความร้อนแบบโปร่งใสในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยุคหน้า–
ดร. จีฮุนซอ สถาบันวิจัยพลังงานไฟฟ้าแห่งเกาหลี (KEPRI)
หมายเลขนิตยสาร:
ได้โปรดเจ และคณะ– (2025) การปรับปรุงการนำไฟฟ้าและความเสถียรของเส้นลวดนาโนเงินโดยการแลกเปลี่ยนลิแกนด์ที่เกิดขึ้นเองเพื่อให้ความร้อนแบบจูล เคมีประยุกต์ฉบับนานาชาติ– ดอย: 10-1002/anie-202518337-