纳米纤维素基材料在柔性电子器件中的应用

目的 由于纳米纤维素基材料良好的柔韧性、热力学性能和高透明度,近年来在柔性电子产品中引起越来越多的关注。通过综述该领域的研究进展,将有助于研究人员更高效地开展研究。方法 综述3类纳米纤维素的制备方法及将纳米纤维素基材料应用在柔性电子产品中的研究进展。分别阐述纳米纤维素基材料应用于器件柔性衬底及绝缘材料的研究实例,并讨论纳米纤维素在各种应用方向中的优势以及存在的问题,最后对材料的未来应用前景进行展望。结论 纳米纤维素是天然纤维素与纳米技术结合的产物,可主要划分为纤维素纳米纤丝、纤维素纳米晶以及细菌纤维素3类。近年来,纳米纤维素基材料作为电子器件柔性衬底、绝缘材料等研究均有许多成果问世。虽然纳米纤维素基电子器件的开发还主要停留在实验室阶段,但是与传统的石油化工产品相比,纳米纤维素具有原材料丰富、环保可降解等优点。对纳米纤维素基新型材料的开发利用,有助于解决人类社会中日益严重的电子垃圾问题。     

北大超薄柔性电子器件研究获得重要进展

正近日,北京大学信息科学技术学院、纳米器件物理与化学教育部重点实验室胡又凡研究员与彭练矛教授课题组针对超薄柔性电子器件的研究取得重要进展。他们利用碳纳米管网络薄膜作为沟道材料,在超薄柔性衬底上制备出高性能的CMOS电子器件,并成功地将传感集成系     

纳米纤维素的光电子性能及器件应用综述

纳米纤维素是一种近年来发展迅猛的具有胶体活性的材料，它具有携带可控电荷基团、化学活性高、光学活性高、质量轻、价格低及环境友好等特点，正在快速占领导电材料、显示器、传感器、晶体管、射频器件、发电机、发光二极管等光电子器件及关键材料领域的重要地位。目前，纳米纤维素在光电子材料器件的应用依然存在不少挑战，且纳米纤维素的光电子性能及其器件也未见报道。诸多科学问题和技术难点包括如何从纤维素出发赋予该种光电子新材料性能（胶体颗粒维度、化学基团、亲水性）、如何满足光电子器件结构加工对材料性能的要求、如何明确材料物理化学性质与器件制备的关联机制等需要总结和讨论。本文简单介绍了具有代表性的几种纳米纤维素的制备和特性，着重介绍了纳米纤维素的光电子特性，如光学透过性、光学干涉、散射、液晶手性特性等，列举和讨论了纳米纤维素在太阳能电池基板、智能响应反射涂层、光纤等领域的应用和存在的问题。本文有助于建立纳米纤维素关于制备、微观形貌特征、胶体颗粒尺度效应、关键物化特性和光电子器件性能之间的逻辑关系，可确定构建纳米纤维素相关的新器件结构的设计准则和理论根据，还可为纳米纤维素在乳液、薄膜、模板材料、储能器、电极、纸电...     

柔性显示器件的衬底材料及封装技术

有机电致发光显示器件(OLED)被认为是最理想、最具发展前景的下一代显示技术之一.在柔性衬底上制备的有机电致发光器件拓宽了OLED的使用范围,是其重要发展方向.本文综述了柔性显示器件的衬底材料及封装技术的发展概况,比较了玻璃、聚合物、金属3种衬底材料的优缺点,并简单介绍了以这3种材料为衬底的柔性显示器件的封装技术.     

低温喷雾热解制备ZnO薄膜的研究现状及进展

低温喷雾热解(Low temperature spray pyrolysis,LTSP)制备ZnO薄膜具有低成本、可大面积制膜的优点,符合卷对卷生产技术要求,在柔性触摸显示、有机电致发光(OLED)、有机光伏(OPV)等领域中具有重要的应用前景。通过对前驱液配方的改进及设备的优化,LTSP实现了在柔性衬底上制备ZnO薄膜。因此,从不同溶液体系讨论国内外近年来LTSP制备ZnO薄膜技术的研究现状、进展及其应用价值,同时介绍本课题组近期在该领域的研究进展,供有机光电器件领域同行参考。     

柔性电致变色材料的研究与发展

随着可穿戴电子器件的应用普及,柔性电子器件已经成为当前研究的热点。柔性电致变色器件因具有绿色环保、低成本、可大面积、适应性强和生产运输方便等优良特性,在新型智能显示、建筑智能窗、汽车后视镜、智能眼镜、可穿戴设备和军事伪装等众多领域得到广泛应用。从柔性电致变色结构出发,讨论了柔性衬底、电极材料、电致变色材料和电解质材料等功能层,指出了提升柔性电致变色器件性能的关键,明确了器件材料与结构的关系,指出其当前存在的问题并对未来的发展趋势做出展望。     

柔性电子器件疲劳特性的研究进展

柔性电子器件因其柔韧性好、集成度高、可设计性强和在可穿戴方面的潜在应用,成为近年来微电子的研究热点之一.目前,研究重点进展到器件在疲劳过程中的具体失效情况及在不影响电学性能的同时提高柔性,本文从基底材料类型、器件电学性能影响因素和疲劳损伤等方面进行综述.首先,归纳了不同基底材料与器件类型;其次,对比了膜/基结构器件的电...     

柔性阻变存储材料与器件研究进展

物联网技术的飞速发展对柔性可穿戴电子设备提出了迫切需求,而作为电子设备不可或缺的部分,存储器势必也需要向柔性化的方向发展。阻变存储器具有高速、低功耗、非易失、结构简单、选材广泛等特性,被视为未来柔性存储器的重要候选器件之一。在应变条件下,阻变存储器的薄膜开裂无疑会导致器件性能失效。因此,近年来除研究应变对材料性质和器件性能的影响外,研究人员主要从选择合适的阻变材料和优化器件制备工艺方面不断尝试,取得了丰硕的成果,大幅提升了器件的柔韧性。为构建高性能的柔性阻变存储器,许多材料已被开发作为存储介质,包括无机、有机、有机-无机复合或杂化材料等。同时,金属、金属合金、碳/硅材料、氮化物、导电氧化物等已被尝试用作电极材料,聚酰亚胺(PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等也已被尝试用作柔性衬底。此外,器件的制备起初主要采用全气相法,条件相对苛刻,通常需要高真空甚至高温环境。近年来的研究工作将气相-液相混合甚至是全液相法引入到柔性阻变存储器的制备工艺中,初步实现了器件的简单、低温和快速制备。本文归纳了柔性阻变存储器的研究进展,分别对器件材料(存储介质、电极和衬底)和制备工艺及性能进行了全面介绍,分析了器件的失效机理,并对本领域当前存在的挑战与未来发展前景进行了讨论。     

高透明羧甲基纤维素/纤维素纤维复合薄膜的制备及其力学性能

针对传统电子器件衬底柔韧性差、不可生物降解的问题,研究了以羧甲基纤维素（CMC）和纤维素纤维为原料,结合抄纸和浸渍工艺,制备在柔性电子器件领域具有潜在应用的高透明CMC/纤维素纤维复合薄膜衬底。分别探究了CMC与北木纤维的配比和CMC分子量对薄膜透明度和力学性能的影响。研究了纤维素纤维的种类（北木、桉木、马尼拉麻和蔗渣纤维）对高透明CMC/纤维素纤维复合薄膜力学性能的影响。结果表明：CMC与北木纤维质量比为7∶3、CMC分子量为700 000时,所制备CMC/北木纤维复合薄膜的透明度为90%,拉伸强度约为111 MPa,耐折度达到2 526次。这种可生物降解、高柔韧性、高强度和高透明的CMC/纤维素纤维复合薄膜有望作为衬底用于构建下一代绿色、柔性电子器件,促进人类社会的可持续发展。     

柔性储能电池电极的设计、制备与应用EI北大核心CSCD

随着便携式、可穿戴电子器件的迅速发展,柔性储能器件的研究逐渐转向微型化、轻柔化和智能化等方向。同时人们对器件的能量密度、功率密度和力学性能有了更高的要求。电极材料作为柔性储能器件的核心部分,是决定器件性能的关键。柔性储能电子器件的发展,又迫切需要新型电池技术和快速、低成本且可精准控制其微结构的制备方法。因此,柔性锂/钠离子电池、柔性锂硫电池、柔性锌空电池等新型储能器件的研发成为目前学术界研究的热点。本文论述了近年来柔性储能电池电极的研究现状,着重对柔性电极材料的设计(独立柔性电极和柔性基底电极)、不同维度柔性电极材料的制备工艺(一维材料、二维材料和三维材料)和柔性储能电极的应用(柔性锂/钠离子电池、柔性锂硫电池、柔性锌空电池)进行对比分析,并对电极材料的结构特性和电化学性能进行了讨论。最后,指出了柔性储能器件目前所面临的问题,并针对此类问题展望了柔性储能器件未来的重点在于新型固态电解质的研发、器件结构的合理设计及封装技术的不断优化。     

基于静电键合的聚醚型聚氨酯基固体电解质柔性封装材料

随着小型功能化移动电子装置的高速发展,制备一种柔性、长寿命的高稳定器件替代传统的刚性电子器件的重要性愈加凸显。静电键合是一种先进的材料连接技术,其连接强度高、密封性好、键合温度低、可以实现异种材料连接等特点在柔性器件的封装中展现出巨大的潜能。传统的聚合物固体电解质室温离子电导率低、机械性能差,无法很好的用于静电键合工艺,同时也制约了静电键合在柔性器件制备与封装中的应用。聚氨酯独特的微相分离结构赋予了其良好的物理化学性能,多样化的载流子通道、可调节的柔性链段以及拥有大量可解离锂盐的极性基团等特点使其成为理想固体电解质基体材料成为可能。从4个方面综述了聚氨酯基体材料进行分子结构设计和制备工艺优化的方法,旨在提高其室温离子电导率和机械性能,适合于静电技术的柔性器件封装。     

准一维纳米结构ZnO的制备研究进展

准一维纳米结构ZnO因其优良的光电性质,在制作纳米电子器件和纳米光电子器件等许多领域表现出巨大的应用潜力.对准一维纳米结构ZnO在衬底上的制备生长方法、性质及衬底的影响作了简要的叙述.     

柔性染料敏化太阳能电池光阳极的制备研究新进展与展望

柔性染料敏化太阳能电池在工业卷对卷生产中,生产率高,成本低,吸引了大批研究工作者的关注。简要介绍了柔性染料敏化太阳能电池的特点,重点介绍了柔性衬底的选择及柔性光阳极的制备方法。光阳极作为柔性染料敏化太阳能电池的重要组成部分,是电子激发和收集的区域,其性能决定了柔性染料敏化太阳能电池的性能。柔性染料敏化太阳能电池的光阳极的制备主要基于导电塑料薄膜和金属片,其具有可携带性、柔性、小尺寸与质量轻等特点。导电塑料薄膜衬底必须采用低温制备技术,如加压法、电泳沉积法、化学烧结法、微波辐照、紫外辐照、激光烧结和原子层沉积法等方法。而金属衬底则可采用传统的高温制备技术。     

纳米纤维素基复合材料及其用于柔性储能器件的研究进展

纳米纤维素是一类具有大比表面积、高反应活性、高机械强度、良好生物相容性、优异热稳定性以及可降解等优异性能的纳米高分子材料。根据其来源、特性、制备方法,可大致分成纤维素纳米纤丝(CNF)、纤维素纳米晶体(CNC)、细菌纤维素(BC)三类,三者的微观形态和尺寸大小有所差异。纳米纤维素凭借其高抗张强度,在复合增强材料的填充应用上表现出优异的机械柔韧性,借此将其与导电聚合物、碳材料和金属化合物等导电物质复合,可形成具有优异力学性能和电化学性能的导电复合材料,这类材料在柔性储能器件等领域有着广泛的应用前景。本文重点回顾了纳米纤维素与多种导电物质复合制备导电复合材料的工艺方法及电化学性能表征,并概述了基于纳米纤维素的导电复合材料在柔性储能器件锂离子电池(LIBs)和超级电容器(SCs)上的应用研究进展,在总结相关研究的基础上进一步讨论了上述制备应用过程中存在的问题,并针对此类问题展望了纳米纤维素基导电复合材料在今后研究应用的重点和方向。     

硅表面纳米图案化制作技术的研究进展

Si材料表面形成纳米化图案是制作新型硅基纳米电子器件、光电子器件等的基础和前提.根据不同需要,在纳米图案化Si衬底表面淀积不同功能纳米材料则能将成熟Si平面工艺技术的优势与纳米材料的新功能优势结合起来而制作出性能优良的Si基纳电子和光电子器件.介绍了具有纳米图案化表面Si材料在晶格失配较大Ⅲ-Ⅴ族材料外延制备上的应用,综述了各种Si衬底材料表面纳米图案化制作技术.     

柔性透明导电薄膜及其制备技术

在柔性衬底上制作的器件具有重量轻、柔软等优点,所以柔性透明导电薄膜成为当前的研究热点.柔性衬底存在不耐高温的缺点,从而限制了柔性透明导电薄膜的性能.总结了近年来对柔性衬底材料处理的方法,并介绍了柔性透明导电ITO薄膜和ZAO薄膜,分析了它们的研究现状,同时讨论了柔性薄膜的制备方法,最后对柔性透明TCO领域未来的研究和应用工作进行了展望.     

低温喷雾热解制备ZnO薄膜的研究现状及进展

低温喷雾热解（Low temperature spray pyrolysis，LTSP）制备ZnO薄膜具有低成本、可大面积制膜的优点，符合卷对卷生产技术要求，在柔性触摸显示、有机电致发光（OLED）、有机光伏（OPV）等领域中具有重要的应用前景。通过对前驱液配方的改进及设备的优化，LTSP实现了在柔性衬底上制备ZnO薄...     

溶胶-凝胶法制备透明氧化物薄膜晶体管的研究进展

透明非晶氧化物薄膜晶体管(TAOS-TFT)相对于硅基TFT具有均一性好、迁移率高、兼容低温柔性基板等优点,能够广泛用于平板有源显示领域特别是有源矩阵有机发光二极管显示(AMOLED)的驱动背板。溶胶-凝胶法制备薄膜晶体管不需要高真空的环境,成本低、工艺简单,化合物成分易于控制,能够均匀定量地实现分子水平的掺杂,满足新技术研发的需求,近年来引起了广泛关注,研究主要集中在寻找合适有源层和绝缘层材料、研究薄膜成分、制备工艺对器件性能的影响,并获得与传统真空工艺可比拟的器件性能。针对柔性显示器件成为未来显示发展的主流技术之一,全溶液法制备以及基于柔性基板制备TFT也取得了较好的进展,为未来显示行业提供了可靠的低成本发展方向。但所制备的TFT器件仍然存在制备温度相对较高,偏压稳定性相对较差的问题。总结了该领域内目前研究热点及取得的进展。     

纳米电子器件呼唤真空化学研究

纳米电子器件是微电子器件发展的下一代 ,现有微电子器件的主要材料是极纯的硅、锗和镓砷等晶体半导体。纳米电子器件有可能是以有机或有机 /无机复合晶体薄膜为主要材料 ,要求纯度更高 ,结构更完善。真空制备的清洁环境 ,有希望加工组装出纳米电子器件所要求的结构。故本文建议开展真空化学研究     

柔性透明导电薄膜的制备及其发展前景

随着电子器件向小型化和轻便化方向发展,柔性衬底的透明导电薄膜将成为硬质衬底透明导电薄膜的更新换代产品,因此其研究备受关注.综述了柔性透明导电膜的主要制备技术及其优缺点,阐述了当前该领域的最新研究成果及应用,并讨论了工业应用对柔性透明导电膜的性能要求及其未来发展趋势.