第一篇：石墨烯納米銀線金屬網格對比分析

石墨烯/納米銀線/金屬網格對比分析

OFweek顯示網訊：從觸摸屏產業鏈來講，玻璃基板、Petfilm、膠材是產業上游的主要材料，而玻璃基板、Petfilm的供應被美日企業所壟斷。ITO玻璃、ITOfilm、sensor（包含觸控IC）、coverlens是中游部分，下游的就是觸控模組一塊。從近幾年的觸控材料研發上看，替代性材料的研發主要在上中游部分。

2013年，國內電容屏出貨面積超過400萬平方米，其中ITO導電玻璃需求量超過360萬平方米，ITO PET導電膜需求量超過140萬平方米。從觸摸屏產業上游材料的成本分析，ITO材料占據40%左右。且隨著觸摸屏行業的發展，對ITO材料的需求將越來越大，作為稀有金屬的銦，不但價格隨之不斷上漲，而且將會有告罄的危險，所以在此進行分析的烽煙四起的觸控材料，主要為替代ITO的石墨烯、Metal Mesh和納米銀。

東莞市鑫聚光電科技有限公司董事長蔡文珍表示，三種材料中，納米銀線是唯一一個具有現實應用前景的。理論上，石墨烯的透光度及電阻性能都占優勢，但是由于其制備過程工藝復雜，在設備改進、工藝優化等方面都預示在前期需要有巨大的投入。相信石墨烯在很長一段時間內都不具備量產的條件。

金屬網格最主要的優勢在于成本低且導電性佳，但為了達到足透的光穿透率，在線細化過程中必須拿掉95%～99%的觸控感應面積，導致觸控訊號降低20～100倍，現今觸控IC難以支持；其二，為了讓眼睛看不到，金屬線寬必須小于5微米，使的其黃光顯影制程或精密印刷技術費用高；此外，5微米金屬線不斷裂、解決金屬反射問題、材料氧化等問題都讓金屬網格技術備受考驗。在解決以上難題時，成本也會隨之增加，屆時Metal Mesh是否還具備成本優勢是廠商必須考量的問題。

相比之下，納米銀線在工藝制程上就擁有得天獨厚的優勢：生產工藝簡單、良率高。由于線寬較小，銀線技術制成的導電薄膜相比于金屬網格技術制成的薄膜可以達到更高的透光率。再次，納米銀線薄膜相比于金屬網格薄膜具有較小的彎曲半徑，且在彎曲時電阻變化率較小，應用在具有曲面顯示的設備，例如智能手表，手環等上的時候，更具有優勢。銀納米線除具有銀優良的導電性之外，由于納米級別的尺寸效應，還具有優異的透光性、耐曲撓性。此外由于銀納米線的大長徑比效應，使其在導電膠、導熱膠等方面的應用中也具有突出的優勢。以鑫聚光電目前小批量生產的納米銀線產品為例，是利用研發出來的液體涂料，經過涂布機涂在基膜上，然后經過干燥、覆蓋保護膜，成品的生產就完成了。而且，鑫聚光電擁有完善的LCD用光學膜產品生產線，納米銀線的部分制程與LCD用光學膜制程相似，因此，鑫聚產線擁有很大的通用性，大大減少了前期對于產線的投入，從而降低了產品成本。

第二篇：石墨烯納米材料論文

石墨烯納米材料 摘要：

石墨烯是繼富勒烯、碳納米管之后發現的一種具有二維平面結構的碳納米材料,它自2004年發現被以來，成為凝聚態物理與材料科學等領域的一個研究熱點。石墨烯是目前發現的唯一存在的二維自由態原子晶體, 它是構筑零維富勒烯、一維碳納米管、三維體相石墨等sp2 雜化碳的基本結構單元, 具有很多奇異的電子及機械性能。因而吸引了化學、材料等其他領域科學家的高度關注。本文簡要介紹了石墨烯的性能特點、制備方法，著重對石墨烯納米復合材料進行了介紹，對石墨烯納米材料的制備方法、理化性質、及應用前景進行了詳細介紹。關鍵詞：石墨烯納米材料復合物特性制備應用 引言：

石墨烯自2004年被發現以來，因其優異的電學、力學、熱學、光學等性能，已經深深地影響了物理、化學和材料學領域，被廣泛應用于復合材料、納米電子器件、能量儲存、生物醫學和傳感器等范圍，表現出巨大的潛在應用前景。石墨烯是近年來發現的新型碳納米材料，它基本具有碳材料的所有優點，而且還擁有更高的比表面積和導電率，能夠克服碳納米管的一些缺陷，使其成為了一個非常理想的納米組合成分來制備石墨烯的復合材料。自從石墨烯被發現以來，越來越多科學家開始關注基于石墨烯的復合材料的研究。目前，石墨烯的復合材料己在催化、儲能、生物、醫藥等領域展現出優越的性質和潛在的應用價值。例如，將石墨烯添加到高分子中，可以提高高分子材料的機械性能和導電性能；通過石墨烯與許多不同結構和性質的納米粒子進行復合，制備出新型石墨烯

一、石墨烯的性能特點

1、導電性

石墨烯穩定的晶格結構使碳原子具有優秀的導電性。石墨烯中的電子在軌道中移動時，不會因晶格缺陷或引入外來原子而發生散射。由于原子間作用力十分強，在常溫下，即使周圍碳原子發生擠撞，石墨烯中電子受到的干擾也非常小。

2、機械特性

石墨烯集成電路石墨烯是人類已知強度最高的物質，比鉆石還堅硬，強度比世界上最好的鋼鐵還要高上100倍。哥倫比亞大學的物理學家對石墨烯的機械特性進行了全面的研究。他們選取了一些10—20微米的石墨烯微粒。研究人員先是將這些石墨烯樣品放在了一個表面被鉆有小孔的晶體薄板上，這些孔的直徑在1—1.5微米之間。之后，他們用金剛石制成的探針對這些放置在小孔上的石墨烯施加壓力，以測試它們的承受能力。

在石墨烯樣品微粒開始碎裂前，它們每100納米距離上可承受的最大壓力居然達到了大約2.9微牛。據科學家們測算，這一結果相當于要施加55牛頓的壓力才能使1米長的石墨烯斷裂。如果用石墨烯制成包裝袋，那么它將能承受大約兩噸重的物品。

3、飽和吸收

當輸入的光波強度超過閾值時，這獨特的吸收性質會開始變得飽和。這種非線性光學行為稱為可飽和吸收，閾值稱為飽和流暢性。給予強烈的可見光或近紅外線激發，因為石墨烯的整體光波吸收和零能隙性質，石墨烯很容易就變得飽和。石墨烯可以用于光纖激光器的鎖模運作。用石墨烯制備成的可飽和吸收器能夠達成全頻帶鎖模。由于這特殊性質，在超快光子學里，石墨烯有很廣泛的應用空間。

4、自旋傳輸

科學家認為石墨烯會是理想的自旋電子學材料，因為其自旋-軌道作用很小，而且碳元素幾乎沒有核磁矩。使用非局域磁阻效應，可以測量出，在室溫狀況，自旋注入于石墨烯薄膜的可靠性很高，并且觀測到自旋相干長度超過1微米。使用電閘，可以控制自旋電流的極性。

5、電子的相互作用

石墨烯中電子間以及電子與蜂窩狀柵格間均存在著強烈的相互作用。科學家借助了美國勞倫斯伯克利國家實驗室的“先進光源（ALS）”電子同步加速器。這個加速器產生的光輻射亮度相當于醫學上X射線強度的1億倍。科學家利用這一強光源觀測發現，石墨烯中的電子不僅與蜂巢晶格之間相互作用強烈，而且電子和電子之間也有很強的相互作用。

二、石墨烯復合材料制備

由于石墨烯具有高強度、高電導率、高比表面積，用其對聚合物材料進行改性有望得到高性能的聚合物基復合材料，使復合材料具有高電導率、高強度、高熱穩定性并具有一定的阻燃性，進一步擴大聚合物材料的應用范圍。

先按照目標制備出表面改性的石墨烯，使其具有親油或親水性；再講改性石墨烯與聚合物材料進行復合制備聚合物基/石墨烯復合材料。改性后的石墨烯可以更好地分散于聚合物基體中。此用途的石墨烯可取代價格昂貴的碳納米管來填充聚合物，使聚合物基復合材料的性能及因公得到進一步提高。

三、常見石墨烯納米材料

1、石墨烯/無機物納米材料

石墨烯/無機物納米材料是石墨烯與無機物復合的納米材料，它兼具石墨烯與復合的無機物的優良特性。如：①石墨烯/SiO2納米復合材料，它的電導率比石墨烯增大了很多，透射率也很好；②石墨烯/Pt納米復合材料，它的催化效果比單純的Pt要好很多，也可用于制作電極，效果也很好；③石墨烯/TiO2納米復合材料，它的電阻約為原來的1/8，用于電的傳輸時，可以大大的減少電的損耗。

所以，石墨烯/無機物納米材料相對石墨烯而言，許多性能更加優異。

2、石墨烯/聚合物納米材料

石墨烯/聚合物納米材料是石墨烯與聚合物復合的納米材料，它兼具石墨烯與復合的聚合物的優良特性。如：①改性石墨烯/PMMA納米復合材料，與PMMA相比，其彈性模量增加30%，硬度增加了5%；②石墨烯/聚苯乙烯(PS)納米復合材料，它的電逾滲閥值與相同體積比的單壁碳納米管(SWCNT)相當，而且分別SWCNT/聚酰亞胺和SWCNT/聚對亞苯基乙炔基的2倍到4倍；③石墨烯/泡沫有機硅納米復合材料，它與未添加石墨烯的泡沫有機硅相比，石墨烯(0.25%)/泡沫有機硅納米復合材料的起始分解溫度提高了16OC，熱分解終止溫度提高了50OC，而且熱降解速率也變慢了。

四、石墨烯納米材料的理論與實際意義

石墨烯本身作為一種新型碳納米材料，由于其特殊的結構特性使其在電學、力學、熱學、光學等方面具有優異的性能，如量子霍爾效應、量子隧穿效應等。由于具有獨特的納米結構和優異的性能，石墨烯可應用于許多的先進材料與器件中，如薄膜材料、儲能材料、液晶材料、機械諧振器等；石墨烯是單層石墨，原料易得，所以價格便宜，不像碳納米管那樣價格昂貴，因此石墨烯有望代替碳納米管成為聚合物基碳納米復合材料的優質填料。

石墨烯納米復合材料是在石墨烯的基礎上添加上具有特定性能的聚合物或無機物，使其在某一方面或某幾方面具有更加優異的特性。這使得它在很多領域都有廣闊的應用前景。石墨烯的優秀特性加上聚合物或無機物而形成的石墨烯納米復合材料將實現高效、經濟、環保等技術追求，這將迎來材料界的新革命。參考文獻：

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第三篇：評析納米銀線與金屬網格材料技術之優劣

評析納米銀線與金屬網格材料技術之優劣

作者： 段曉輝教授 時間：2014-05-07 源于：北京大學信息科學技術學院 總點擊：2756 【導讀】：新材料技術應用可以從智能手機的常用面板尺寸一路延伸到20英寸以上的設備，而其阻值，延伸性，彎曲性均優于ITO薄膜。新材料技術在短時間內無法全面取代ITO薄膜，但新材料技術有巨大的優勢，而且從市場反應上來看，應用新材料技術生產的薄膜產品所占的比重在逐年提高。

ITO，即摻錫氧化銦（Indium Tin Oxide）。它是液晶顯示器（LCD）、等離子顯示器（PDP）、電致發光顯示器（EL/OLED）、觸摸屏（Touch Panel）、太陽能電池以及其他電子儀表的透明電極最常用的薄膜材料。

未來移動終端、可穿戴設備、智能家電等產品，對觸摸面板的有著強勁需求，同時隨著觸控面板大尺寸化、低價化，以及傳統ITO薄膜不能用于可彎曲應用，導電性及透光率等本質問題不易克服等因素，眾面板廠商紛紛開始研究ITO的替代品，包括納米銀線、金屬網格、納米碳管以及石墨烯等材料。

新材料技術應用可以從智能手機的常用面板尺寸一路延伸到20英寸以上的設備，而且其阻值，延伸性，彎曲性均優于ITO薄膜。雖然，新材料技術在短時間內無法全面取代ITO薄膜，但是新材料技術有著巨大的優勢，而且從市場反應上來看，應用新材料技術生產的薄膜產品所占的比重在逐年提高。目前，石墨烯扔處于研發階段，距離量產還有很遠的距離。納米碳管工業化量產技術尚未完善，其制成的薄膜產品導電性還不能達到普通ITO薄膜的水平。因而，從技術發展與市場應用綜合評價，金屬網格與納米銀線技術將是近期新興觸控技術的兩大主角。

金屬網格（Metal Mesh）技術利用銀，銅等金屬材料或者氧化物等易于得到且價格低廉的原料，在PET等塑膠薄膜上壓制所形成的導電金屬網格圖案。其理論的最低電阻值可達到0.1歐姆/平方英寸，而且就有良好的電磁干擾屏蔽效果。但是受限于印刷制作的工藝水平，其所制得的觸控感測器圖樣的金屬線寬較粗，通常大于5um，這樣會導致在高像素下（通常大于200ppi）莫瑞干涉波紋非常明顯。莫瑞干涉指數碼產品顯示屏中像素，光學膜片以及觸控導電的金屬圖案，在水平和垂直方向上，規則對齊的像素和物體的精細規則圖案重疊式稍有偏差，則會出現的干擾波紋圖案。由于莫瑞干涉的存在，金屬網格技術制成的薄膜產品不適用在高分辨率智能手機，平板電腦等高分辨率的產品上，僅僅適用于觀測距離較遠的顯示器屏幕，例如臺式一體機器，筆記本電腦，智能電視等。

如果薄膜中金屬網格圖樣的線寬能夠大幅度下降，則能有效的降低金屬網格技術中的莫瑞干涉的問題，特別是如果金屬網格圖樣的線寬下降到1um左右，則該技術制成的薄膜同樣可以搭載在高分辨率的智能設備上。目前韓國三星公司利用微細線寬和圖樣化（Patterning）技術，將金屬網格圖樣的線寬由原來的5um~6um，縮減到3um左右。然而，欲將線寬大幅縮減并非易事，傳統的壓制印刷工藝無法滿足要求，需要采用黃光制程工藝，制作成本會大幅增加，而且會浪費原材料；過細的金屬線寬易在外力擠壓時斷裂；網格的阻值升高，對下游的控制IC芯片提出更高的靈敏度要求。因此，目前金屬網格技術如何在降低成本的同時，滿足多場景的下游應用是一個難點，還需整個產業鏈進一步發展完善才行。

納米銀線（SNW，silvernano wire）技術，是將納米銀線墨水材料涂抹在塑膠或者玻璃基板上，然后利用鐳射光刻技術，刻畫制成具有納米級別銀線導電網絡圖案的透明的導電薄膜。由于其特殊的制成物理機制，納米銀線的線寬的直徑非常小，約為50nm，遠小于1um，因而不存在莫瑞干涉的問題，可以應用在各種尺寸的顯示屏幕上。另外，由于線寬較小，銀線技術制成的導電薄膜相比于金屬網格技術制成的薄膜可以達到更高的透光率，例如3M公司采用微印壓法制成的薄膜產品可以達到89%透光率。再次，納米銀線薄膜相比于金屬網格薄膜具有較小的彎曲半徑，且在彎曲時電阻變化率較小，應用在具有曲面顯示的設備，例如智能手表，手環等上的時候，更具有優勢。

在薄膜上，金屬網格中可以反射可見光的金屬線總體面積不大；而納米銀線并非是網格狀而是呈現不規則的分布，沾滿整個玻璃基板表面。相比較而言，納米銀線薄膜會有更嚴重的漫反射，既霧度（Haze）問題。屏幕的霧度問題會導致在室外場景光線照射的情況下，屏幕反射光強烈，嚴重的時候會使得用戶看不清屏幕。但是可以采用一些技術手段降低光漫射，解決霧度問題。例如日產化工公司開發出了在納米銀線薄膜上涂布可降低霧度的高折射率材料，有效將霧度值降低。另外，黑化納米銀線表面、減少反光強度、粗糙化納米銀線的表面等技術，也可以有效改善霧度的問題。

金屬網格技術因為采用普通的銀，銅等金屬材料或者氧化物等作為原始材料采用傳統的印壓法制作薄膜面板，其原材料和制作成本都很低，但是這樣的產品卻有不可克服的莫瑞干涉問題，應用受到限制。如果要降低金屬網格中金屬的線寬，需要更改制成工藝，成本會隨之增加，而且會有易斷線等問題。相比較金屬網格技術，納米銀線技術采用的是成型的納米銀線墨水材料，這些納米銀線供應材料掌握在少數例如Cambrios Technologies公司手上，原材料的成本較高一些，但是制成工藝簡單，采用印刷制程快速生產大面積的觸控面板，整體的成本并不高，隨著大規模的生產，成本會進一步的降低。

因此，綜合比較，納米銀線技術比金屬網格技術更有優勢。就目前市場而言，也已經分化出兩大技術陣營。其中納米銀線陣營中，臺灣面板供應商TPK公司是主打納米銀線技術的廠商，并且結合上游的納米銀線材料供應商Cambrios Technologies公司，以及生產工藝公司日本寫真成立一家子公司，專注于拓展納米銀線技術的研發，應用和制造。TPK公司預計在2014第二季度實現納米銀線薄膜的量產出貨。

金屬網格技術陣營則加入的公司較多，例如蘇大維格和歐菲光，韓國三星等都由參與研發和制造。但是相比較于金屬網格陣營，納米銀線陣營的各個公司都在也內屬于龍頭企業，業務專業能力強，上中下游產業鏈結合緊密。

此外，據媒體報道，蘋果（Apple）公司吸引大家關注的明星產品iWatch將采用TPK公司的納米銀線薄膜技術，證明了納米銀線產品確實具有明顯的技術優勢和產業鏈的穩定性。

第四篇：碳材料領域專家盤點(石墨烯及碳納米材料)

碳材料領域專家盤點（石墨烯及碳納米材料）

本文為大家主要盤點石墨烯及碳納米材料領域的部分專家，供大家參考，排名不分先后，如有遺漏歡迎補充指正。

Andre Geim

石墨烯發現者、2010年諾貝爾獎獲得者、歐盟石墨烯旗艦計劃戰略委員會主任。

劉忠范

中國科學院院士、北京大學化學與分子工程學院教授、北京石墨烯研究院院長

主要從事低維材料與納米器件、分子自組裝以及電化學研究。發展了納米碳材料的化學氣相沉積生長方法學，建立了精確調控碳納米管、石墨烯等碳材料結構的系列生長方法，發明了碳基催化劑、二元合金催化劑等新型生長催化劑，提出了新的碳納米管“氣-固”生長模型等。

劉兆平

中科院寧波材料所高級研究員，博士生導師

主要從事石墨烯和動力鋰離子電池及其材料技術等。

許建斌

香港中文大學電子工程系教授，材料科學與技術研究中心主任

主要從事石墨烯及新型二維固態半導體電子及光電子材料與器件探討；納米技術在固態電子材料和器件中的應用（如掃描探針顯微術和近場顯微術，納米材料和器件構筑與表征）等。

王立平

中科院寧波材料所研究員，博士生導師

主要從事新型強潤一體化以及耐磨蝕薄膜材料及其航空航天和船舶領域應用研究工作。前不久其所在團隊成功突破石墨烯改性防腐涂料研發及應用的技術瓶頸，開發出擁有自主知識產權的新型石墨烯改性重防腐涂料等。

王建濤

中國科學院物理研究所研究員，博士生導師

主要研究方向有三維碳烯的拓撲Node-Line物性；結構與高壓相變；表面吸附與重構；金屬的高溫非諧效應等理論計算研究等。

任文才

中國科學院金屬研究所研究員，博士生導師

主要研究方向為石墨烯等二維原子晶體材料的制備、物性與應用：高質量石墨烯及其宏觀體材料的CVD控制制備；高品質石墨烯的化學法規模化制備；石墨烯在鋰離子電池和超級電容器方面的應用；石墨烯在柔性光電器件和儲能器件方面的應用探索；石墨烯在熱管理、功能涂層、復合材料等方面的規模應用等。

林正得

中科院寧波材料所研究員

主要研究方向：化學氣相沉積法（CVD）生長石墨烯薄膜與其它二維原子層材料、石墨烯/高分子復合材料、三維石墨烯結構、以及在熱管理、傳感器、能源領域的應用等。

馮新亮

上海交通大學化學化工學院教授

德國德累斯頓工業大學首席教授

主要從事二維納米石墨烯的合成研究，宏量制備高質量二維石墨烯材料研究，合成水溶和油溶可加工石墨烯研究，基于石墨烯的二維納米能源材料和電子器件研究，基于石墨烯電極材料在太陽能電池和場效應晶體管器件的應用研究，可控納米結構功能碳材料、有機/無機雜化材料的設計合成及其在能源儲存和轉化的應用研究（主要基于超級電容器，鋰離子電池，光解水，燃料電池電極材料和催化劑的研究）等。

高超

浙江大學高分子科學與工程學系教授

主要從事高分子基納米化學與材料：

有機納米大分子（樹枝狀聚合物、柱狀聚合物刷及其它復雜結構/構造聚合物）： 設計、合成、組裝及應用；無機納米材料的高分子化；生物--納米化學、材料與器件；石墨烯纖維等方面的研究等。

孫立濤

東南大學電子科學與工程學院教授，博士生導師

主要從事新型納米材料的可控制備與動態結構表征等研究工作。

李雪松

電子科技大學教授

主要從事石墨烯薄膜的制備及應用方面的研究等。

成會明

炭材料科學家，中國科學院院士，第三世界科學院院士，中國科學院金屬研究所研究員。

主要從事先進炭材料的研究，促進了碳納米管的研究與應用。制備出石墨烯三維網絡結構材料、毫米級單晶石墨烯，發展了石墨烯材料的宏量制備技術等。

李永舫

高分子化學、物理化學專家，中國科學院院士。中國科學院化學研究所有機固體重點實驗室研究員，蘇州大學材料與化學化工學部特聘教授。

主要研究領域為新型富勒烯衍生物受體光伏材料。

馬振基

左一為馬院士

臺灣國立清華大學，臺灣高分子學會教授，理事長

主要研究領域為石墨烯的癌癥診斷與治療研究。

戴黎明

美國凱斯西儲大學教授

主要研究領域為碳納米材料（碳管）在醫療和能源應用。

康飛宇

清華大學教授

主要研究領域為石墨層間化合物，石墨深加工技術。

戴宏杰

斯坦福大學教授

主要研究領域為碳納米管、石墨烯片。長期從事碳納米材料的生長合成、物理性質研究、納米電子器件研發，以及納米生物醫學以及能源材料等方面的研究，是國際碳納米材料研究領域的領軍人物之一。

劉開輝

北京大學研究員

主要研究領域為一維碳納米管、納米線，二維石墨烯等。

甘良兵

北京大學教授

主要研究領域為開孔富勒烯，雜富勒烯，富勒烯包合物等。

趙宇亮

中科院高能物理所研究員

主要研究領域為富勒烯在腫瘤治療方法應用等。

朱彥武

中國科學技術大學教授

主要研究方向為石墨烯及其他新型碳材料的制備和表征；納米材料的光電轉換特性；高性能能量轉換和存儲器件研究等。

智林杰

國家納米科學中心教授

主要研究方向為富碳納米材料的構建與結構控制；高性能富碳納米材料；富碳納米材料在能源與環境領域的應用；重點研究以高效、清潔能源為應用背景的多功能富碳納米材料的設計、制備、組裝及其化學及物理性質的調節和控制等。

朱宏偉

清華大學材料學院教授、博士生導師

主要從事納米材料制備、結構表征和性能研究等。

冷金鳳

濟南大學教授，有色合金及復合材料研究所副所長

長期潛心從事金屬基復合材料制備及研究工作，近幾年主要致力于納米顆粒增強金屬基復合材料的高品質制備技術及微觀機制研究，在石墨烯增強金屬基復合材料方面已申報多項技術發明專利并發表多篇論文。

史浩飛

中科院重慶綠色智能技術研究院微納制造與系統集成研究中心副主任

主要從事微納加工與新型材料研究。

邱介山

大連理工大學化工與環境生命學部炭素材料研究室主任

主要從事材料化工、能源化工、多相催化等方面的研究，涉及碳素、碳納米材料等。

Rodney S.Ruoff

著名石墨烯專家、韓國基礎科學研究院多尺度碳材料研究中心主任、韓國蔚山國立科技大學教授。在材料領域尤其在碳納米材料領域有著深厚的造詣，曾經在金剛石、富勒烯、納米碳管和石墨烯領域做出了多項杰出工他領導的研究小組最早研究了氧化石墨烯的制備與應用（Nature2006）、利用銅基底生長單層石墨烯薄膜（Science2009）并得到了厘米尺度石墨烯單晶（Science 2013）。

馮冠平

深圳清華大學研究院院長

馮冠平先生致力于石墨烯的產業化發展，從全世界帶回70多名石墨烯領域的人才，成立了30多家石墨烯企業，被譽為“中國石墨烯產業奠基人”。

Stephan Roche

ICREA研究員，加泰羅尼亞納米科學與技術研究所（icn2）納米理論與計量組組長，理論物理學家

主攻量子傳輸和納米材料設備的計算以及模型的發展。

盧紅斌

復旦大學教授

主要研究方向為石墨烯及其他二維材料的制備研究；石墨烯復合材料及相應產品的制備；聚合物復合材料的制備及性能研究等。

海正銀

中國原子能科學研究院博士

主要研究領域為石墨烯涂料核電應用。

Luigi Colombo

劍橋大學石墨烯中心博士

Antonio Correia

歐洲石墨烯大會主席

Francesco Bonaccorso

歐盟石墨烯旗艦計劃路線圖制定者、意大利技術研究院石墨烯中心儲能負責人

Ahn Jong-Hyun

韓國成均館大學柔性電子實驗室教授

主要研究領域為石墨烯在柔性電子應用。

Kim Sang Ouk

韓國科學技術院首席教授

主要研究領域為石墨烯傳感器。

吳忠帥

中科院大連化物所研究員

主要研究領域為石墨烯及二維材料與能源器件。

Jari Kinaret

歐洲石墨烯旗艦計劃主任

主要研究領域為石墨烯和碳管。

Andrea C.Ferrari

歐洲石墨烯旗艦計劃戰略委員會主席

主要研究領域為柔性電子、傳感器、生物醫療。

Vincenzo Palermo

歐洲石墨烯旗艦計劃戰略委員會副主任

Vladimir Falko

英國曼徹斯特大學國家石墨烯研究院主任

主要研究領域為雙層石墨烯光電特性。

Byung Hee Hong

Graphene Research Laboratory Director

主要研究領域為石墨烯在光電器件、能源應用。

Soon Kyu Hong

韓國釜山國立大學教授

主要研究領域為碳管＆石墨烯海水淡化。

Rahul Raveendran Nair

英國石墨烯工程創新中心教授

主要研究領域為石墨烯防腐涂料等。

楊世和

香港科技大學教授

主要研究領域為富勒烯新型光電轉換材料。

Kenichiro Itami

日本名古屋大學教授

主要研究領域為筒狀碳納米帶。

Robert J Young

英國石墨烯工程創新中心教授

主要研究領域為石墨烯增強復合材料等。

Seung Kwon Seol

韓國電氣技術研究所KERI教授

主要研究領域為石墨烯、碳管與3D打印等。

Wang Qijie

新加坡南陽理工大學副教授

主要研究領域為石墨烯圖像傳感器等。

Vittorio Pellegrini

意大利技術研究院（IIT）石墨烯中心主任

主要研究領域為石墨烯制備及其在儲能、高分子復合材料、纖維復合材料等方面的應用等。

Il-Young Song

韓國三星集團高級工程師

主要研究領域為石墨烯大薄膜制備及設備開發等。

Tianyi Yang

日本東芝研究科學家

Tao Hong

日本索尼鋰鋰電池研發工程師

Kosuke Nagashio

日本東京大學教授

主要研究領域為石墨烯電子特性、界面行為等。

戴貴平

北卡中央大學教授

主要研究領域為石墨烯鋰離子電池。

Gianluca Fiori

比薩大學信息工程學院教授

Alberto Bianco

法國國家科學研究中心教授

劉建影

上海大學&查爾姆斯理工大學教授

阮殿波

寧波中車新能源科技有限公司博士（總工程師）

張華

南洋理工大學教授

主要研究方向

1.Synthesis of noble metal nanostructures;

2.Investigation of electrocatalytic behavior of novel nanomaterials;

3.Synthesis of covalent organic frameworks（COFs）；

4.Computational chemistry related to novel 2D nanomaterials（such as metal dichalcogenide nanosheets, metal and semiconducting nanoplates, etc.）。

Norbert Fabricius

卡爾斯魯厄理工學院教授（德國）

在卡爾斯魯厄理工學院主要負責“微系統技術”“納米技術”等項目。

Felice Torrisi

博士，劍橋大學劍橋石墨烯中心的研究助理，三一學院研究員。

主要研究領域涉及石墨烯和二維納米材料分散體，油墨和涂料的開發以及它們在復合材料領域中的應用。基于Felice Torrisi博士的研究成果在印刷柔性/可拉伸電子和光電子器件中有良好的應用。

Pedro Gómez-Romero

西班牙巴塞羅那材料科學研究所高級研究科學家

主要從事導電高分子與氧化物材料的研究，并開發其在燃料電池，鋰電池和超級電容器等領域的應用。

Dusan Losic

澳大利亞石墨烯研究和產業化領軍人物、阿德萊德大學石墨烯中心主任

其團隊研究涵蓋石墨烯化學，材料科學，工程學，生物學，納米應用醫藥學等多個學科，以及新納米材料的研究工藝與設備，旨在解決健康、環境和農業等方面的現實問題。

Alain Pénicaud

法國國家科學研究中心主任

發展了溶解碳納米材料（碳納米管，石墨烯等）的方法，特別是熵驅動的熱力學與解離，最重要的是溶解過程無需超聲。

吳恒安

中國科學技術大學教授

主要研究領域為石墨烯阻隔材料等。

王晶晶

中船重工725所廈門分院副院長

主要研究領域為石墨烯重防腐涂料等。

金章教

香港科技大學教授

主要研究領域為碳納米管/聚合物納米復合材料等。

張亞妮

西北工業大學副教授

主要研究領域為定向碳納米管及其連續纖維在儲能與輕質防彈領域的應用等。

Barbaros ZYILMAZ

新加坡國立大學石墨烯研究中心主任

主要研究領域為石墨烯柔性穿戴等。

第五篇：基于金屬納米槽網格的透明電極的研究

基于金屬納米槽網格的透明電極研究

透明導電電極是許多柔韌性的光電設備的重要組件，包括觸屏和電子交換機。銦錫氧化物薄膜——是典型的透明電極材料——表現了優越的電學行為，但是，薄膜易碎，且有低的紅外線透光度和較低的材料儲備，這使得它在現實工業上的應用受到阻礙。最近發布的一些報道，例如導電聚合物，碳納米管和石墨烯都可以替代它。然而，盡管這樣會使它的柔韌性顯著提高，但是以碳為基體的材料的光電性能所表現的低導電性給了它很大的局限性。其他的一些例子包括金屬基納米電極能夠達到在90%的透光率下，薄膜電阻可以小于10Ω，這是由于金屬高的導電性造成的。為了達到這些性能，金屬納米線必須無缺陷，導電性接近他們在容量上的的值，使線與線的連接點的數量盡可能的小，呈現出小的連接電阻。這里我們提出一個簡單地制作過程，根據我們全部的需求來制造一種新的具有優良光電子性能（2Ω的薄膜電阻，90%的透光率）和在拉伸與彎曲作用下保持良好的機械柔韌性的透明導電電極。這種電極是由獨立的金屬納米槽網絡組成以及被生產要通過靜電紡絲和金屬沉積的過程。我通過制作一個柔韌性好的觸摸屏和一個透明導電膠帶的方式來證明透明導電電極在實際中的應用。

用掃描電子顯微鏡（SEM）來表征納米槽的微觀結構。圖1b是了納米槽網格的典型結構，在這種情況下，一個均勻的相互纏結的金納米網格網狀物的寬度達到400納米，長度超過1毫米。在金屬沉積物中，獨特的納米網格在它們的結點位置自然地相互聯結在一起是很重要的（如圖1b）。合成的納米槽的SEM圖像證實了聚合物纖維模板得到了充分的變形，通過凹截面清除固體帶狀物。水槽的厚度是80納米左右，通過改變金屬沉積的時間來獲取不同的槽的厚度。每個水槽平均寬度406nm（如圖S6），并能通過用靜電紡絲的手段控制聚合物纖維模板的直徑來完成調整。圖一展示了金納米槽成功附著在不同表面，這些表面包括載玻片，PET塑料制品，紙，紡織品和曲面玻璃燒瓶，它們全部沒有表面處理，也沒有制作全部的表面高傳導（圖1d，如圖s9）。納米槽很牢固的吸附在基底上，且不能被膠帶剝落（添加影片S1）。

超過80nm的金屬薄膜通常具有低的透明度，但是金屬納米槽具有高的透明度（如圖S10）。圖2a將各種表面電阻Rs以玻璃為基片的金屬納米槽電極的透明度進行劃分。銅，金和銀納米槽在90%的透光率下的電阻值分別為2.8Ω和10Ω。銅納米槽網格表現出最好的性能——透光率為90%2的電阻為20Ω，95%時為10Ω，以及97%時電阻為17Ω——這一性能可以與最先進的ITO相媲美，而且優于其他透明導電電極，例如那些以石墨烯，碳納米管為基體的薄膜，可溶解加工的銀納米線或銅納米線以及金屬網絡、薄的金屬片和導電聚合物。

（圖1 納米槽的制造和的轉移過程。a，聚合物納米線模板制造納米槽過程的原理圖。聚合物納米線模板通過靜電紡絲，選擇優質材料，用標準薄膜沉積技術來進行涂層。纖維涂層通過固體基片被轉移。基片隨后被浸在水或者有機溶劑用以清除聚合物纖維模板。b，金納米槽網格和兩個納米槽的連接點的SEM圖。c，獨立的金納米槽的SEM橫截面圖片展示了凹形形狀d，金納米槽網格能夠簡單的轉移到各種基體上，包括玻璃載片，PET塑料，紙，紡織品和曲面玻璃燒瓶（從左往右））

納米槽電極的這種卓越的性能歸因于以下幾種重要因素。首先，金屬納米槽是由用一個標準的沉積薄膜工藝生產出來的，沉積工藝生產了高質量的金屬。例如，一個單獨的金納米槽有2.2×105Scm-1 的電導率（通過四點探針來衡量），這個可以與他的多晶容量值相比（4.1×105Scm-1）（圖2b，以及圖S12和S13）。相對于與他們的大部分同類物品相比，納米結構的金屬通常有更低的導電性的這個數據是很重要的，在合成期間也許由于雜質的生成，減少了結晶質量，在表面有污垢或表面活性劑，以及電子散射。例如單晶的銀納米線的導電性大約低于多晶的十倍。相反的，我們的納米槽展現的電導率接近多晶的一半，可能是由于蒸發造成的結果，生產了清潔和高質量的金屬。

第二，納米槽形成了高度均勻、相互聯結的網格狀。這些納米槽電極的特性由滲透理論描述出來（如圖S11）。這些納米槽網格需要有特殊的過濾參數來完成高性能透明導電電極（如表S1）。它表明過濾參數主要依賴于網格的均勻性。改進方案之所以能夠被觀察歸因于網格在空間上的一致性，這個網格是通過靜電紡絲的方法均勻分布在聚合物納米線模板上完成的。納米槽網格的這種互相聯結的結構也避免產生了大量的連接電阻，金屬納米線網格中的普通障礙物。

第三，納米槽的凹形減少了電磁的橫截面，相對于平的納米條允許了更多的可見光通過。（如圖S15）金屬納米槽網格表現出了一個從300nm到2000nm的透明光譜（圖2c，如圖S16）。一些光電設備通過一些額外的彩色修正部件得到令人滿意的寬頻光譜，使紅外傳感器和偵測器的應用成為可能，以及能夠通過利用紅外光譜提高太陽能電池的效率（常見的ITO導體變得幾乎不透明）。

化學穩定性是透明導電的另一個需要我們注意的重點。附加圖S17展示了各種金屬納米槽網格在受到高溫和濕度的影響時電阻的改變。通過表面鈍化使化學穩定性提高，以及證明我們之前對銅納米線做的研究。納米槽的鈍化已經超出了我們當前的研究范圍，它將成為未來的研究課題。

我們的金屬納米槽網格是可以彎曲的，且能伸展、能折疊。為了檢測他們的機械性能，我們將納米網格轉移到178μm厚的PET基片上，彎曲這個薄膜達到2mm的半徑范圍或者彎曲2000次，使薄膜厚度達到20mm。彎曲之后再次測試這個透明電極，我們沒有發現導電性有顯著的衰減。但是與此相反的是ITO薄膜在彎曲小于50毫米，或者彎曲20毫米超過20次之后導電性有嚴重的衰減。透明電極的延展性通過轉移納米槽網格纖維底片來檢測，而不是表面活化。在單向拉伸產生50%的應變時薄膜的電阻增加了40%，它可以與碳納米基的透明彈性導體的性能相比，而且在很大程度上對于相似厚度的金屬薄膜在電阻上還有很顯著的增加。

將納米槽網格轉移到了紙上來測試其在極端條件下的機械性能。把電極壓碎然后展開在紙上，我們發現電極仍保持導電性，且在電阻上僅僅發生了有限的改變（如圖3a，以及S18）。這個機械學上的原理是，在折疊期間納米槽仍保持連續，經過納米級變形來緩和外部壓力。而且從SEM圖中可以看出，獨立的金屬納米槽網格能夠折疊而不會破損。這些耐用的納米槽網格也能夠轉移到商業的透明膠帶上去，可以生產透明導電膠帶。這個透明導電膠帶能夠很容易的黏住材料表面，且不需要表面處理而使材料表面導電。這個新的技術也許能簡單地用運在光電設備集成上，也可以擴大透明導電電極應用的領域。

由于金屬納米槽電極的一些優勢，包括容易制作，不需要轉移，高的透明度和良好的柔韌性，因此這些電極也能夠應用在實際的光電設備上。事實上，我們已經展示了一個高性能的納米槽，并與有抵抗性的觸摸屏裝置合為一體。這個裝置的操作展示在動畫S3。

最后，連續的金屬納米槽獨特的凹形和納米級尺寸也可以引起一些光學特性。為了理解入射光掃描和納米槽之間的作用關系，我們用數字解決麥克斯韋方程，并獲得納米槽周圍光強度的擬域分布。我們的仿真預言了局部“光集中”現象與結構有關，在金屬納米槽附近有效的聚合了光。對于橫向磁場極化，掃描強度幾乎是表面離子效應環繞功能區內部的七倍。有趣的是，橫斷面電子極化，甚至沒有表面離子效應，納米槽仍然能夠提供一個有效的的輕聚合效果，包括通過中心6.5處的因素使掃描強度加強。這是由于功能區獨特的橫截面，宏觀水槽反光鏡的活動是為了獲取中心掃描強度的最大值。這種獨特的局部光聚合效應在一些光電子的應用上是有希望的，包括太陽能電池，太陽能燃料，光輔助局部化學反應以及光量傳感器等。

總之，我們發現金屬納米槽透明導電電極表現出卓越的光電子性能（對比同等級的ITO）和優越的機械性能（能夠忍受巨大的彎曲和拉伸應力）。它們的合成是基于標準的靜電紡絲和金屬沉積技術，能夠簡易的合成并能被人們容易接受。這樣的金屬納米槽電極能夠取代ITO，它可以廣泛的應用在太陽能電池，觸摸傳感器以及平板顯示器，還可以用于一些新型的應用領域例如柔韌電子和皮膚傳感器。

方法：

納米槽的制作：高分子納米纖維模板通過靜電紡絲合成，低成本和高質量制備連續超長的納米纖維是一項卓越的技術。可溶于水的聚合物包括PVA和PVP，被用作原材料來生產自然可降解的聚合物模板。前驅體溶液是通過將聚合粉添加到去離子水中，然后加熱到80℃保持10小時來制備的。

15kv的電壓被用到高電壓源的溶液。獨立的纖維逐步形成一個網格，收集在銅的框架上。納米纖維的密度通過改變靜電紡絲的時間來控制。金屬納米槽通過鉻、金、銅、銀和鋁、白金和鎳的電子束蒸發來形成一個1×10-6Pa的底面壓力。對于應用在透明電極的金屬納米槽網格，在一個恒定的10nm厚度的地方放了全部的金屬，除非有其他說明。在蒸發期間式樣的溫度維持在60℃以下。硅和ITO納米槽的產生是基于125W的低功率和5托的壓力電磁噴射而產生的。值得注意的是納米槽的質量會受到聚合物模板的選擇的影響。因此，PVP納米纖維模板通過金，鉑，硅和ITO的納米槽來選擇，然而PVA納米纖維模板被用在銅，銀和鋁上。（蒸鍍是將待成膜的物質置于真空中進行蒸發或升華，使之在工件或基片表面析出的過程。）

對于光學和電學的的描述。這個薄膜的電阻用四點探針裝配的萬用表來測量，以便排除接觸電阻。納米槽的導電性是用一個獨立的納米槽裝置來決定的。對導電網格用乙醇進行超聲處理，以形成懸浮的單個的納米槽。納米槽澆鑄到氧化硅基體上，并且用標準的電子束影印和鉻或金的熱蒸發的手段將圖案印到裝置上。納米槽裝置用安捷倫科技公司B1500A半導體裝置分析儀來進行測量。用石英鎢鹵族燈作為光源來測量透光率，外加單色儀來控制波長。虹膜和凸透鏡用來聚焦光線到1mm×2mm，而且分束器將光線分離成完整的球面和光電二極管。為了強有力的校準光，將光電二極管與靜電計相連。將樣品放在積分球面上，因此球面光，漫射光和薄霧全部被包含進去。同一玻璃載片被用來參考。一個能量測算單位被用來衡量來自積分球的光電流，透射比基于參考平面的玻璃滑動來計算。因此，標準的透射比不包括玻璃基板的透射比。

觸摸屏裝置的制作。四線模擬觸摸屏裝置是由來自TVI電子工業重裝的。用一個PET薄膜和ITO玻璃塊的ITO電極組成2.8英寸的一個裝置，通過聚合物墊片方格來隔開。在重建裝置中，ITO和PET薄膜被一個178μm厚的PET的金納米槽網格所代替。為了制備金納米槽透明導電電極原件，金納米槽網格被移動到PET基片，然后用具有塑料硬膜的400nm厚的銅線對其進行圖案裝飾。銅電路允許金納米槽電極與商業的控制器結合，而且它與計算機形成界面。三明治結構的裝置最終被雙面膠帶密封了。測試的軟件也是由商家提供。

圖1為聚合物納米纖維模板制備納米槽的原理圖。聚合物納米纖維模板第一次通過靜電紡絲的方式來制備，然后涂上上等材料用標準的薄膜沉積技術。這個涂層纖維被轉移到固體基片上。為了溶解掉聚合物纖維模板這個基片隨后被浸在水里或者有機溶劑。

圖2為金屬納米槽網絡（左）和兩個納米槽的接點的頂視ＳＥＭ圖片。

圖３單壁金屬納米槽的橫截面ＳＥＭ圖片，展示了它的凹面形。

圖４金屬納米槽網絡能夠很容易的轉移到各種基片上，包括玻璃載片，ＰＥＴ塑料制品，紡織品和曲面玻璃燒瓶（如圖從左向右）。

銅，金，銀和鋁納米槽網絡的表面電阻和透光率的對比，這可以通過滲透理論來描述。ITO，碳納米管，石墨烯，銀納米線，銀網格以及鍍鎳薄膜表現出的性能作對比。值得注意的是提到的透射比并不包括基片的透射比。

D，對在178微米厚的PET基體上涂抹ITO薄膜以及金納米槽網格的透明電極組合在彎曲下電阻的變化。E，金納米槽電極和ITO電極涂抹在PET薄膜上在10mm的半徑范圍上彎折不同次數對電阻的影響。F，對可伸展的透明電極包含涂在0.5mm厚的PDMS的基底上的金納米槽網格進行拉伸來看對Rs的影響。金薄膜相對于納米槽發生了很快的退化。