Simultaneously Enhanced Optical, Electrical, and Mechanical Properties of Highly Stretchable Transparent Silver Nanowires Electrodes using Organic Surface Modifier

Abstract

We report on a new surface modifier which simultaneously improves electrical, optical, and mechanical properties of silver nanowire-based stretchable transparent electrodes. The transparent electrodes treated with 11-aminoundecanoic acid achieve a low sheet resistance of 26.0 Ω/sq and a high transmittance of 89.6 % with an excellent stretchability. These improvements are attributed to the effective formation of a strong chemical bond between silver nanowire networks and elastomeric substrates by 11-aminoundecanoic acid treatment. The resistance changes of the optimized silver nanowire/PEDOT: PSS thin-films is only about 10 % when stretched by 120 %. In addition, the chemical stability of stretchable silver nanowire films are significantly improved by the introduction of conductive poly(3,4-ethylenedioxythiophene): poly(styrenesulfonate) (PEDOT: PSS) overcoat film. The optimized electrodes are utilized as high performance stretchable transparent heaters, successfully illustrating its feasibility for future wearable electronics.

우리는 나노 와이어 기반의 신축성 있는 투명 전극의 전기, 광학 및 기계적 특성을 동시에 향상시키는 새로운 표면 개선제에 대해 보고한다. 11-aminoundecanoic acid로 처리 된 투명 전극은 26.0 Ω/ sq의 낮은 시트 저항과 89.6 %의 높은 투과율을 달성한다. 이러한 향상은 11-aminoundecanoic acid 처리에 의한 은 나노 와이어 네트워크와 엘라스토머 기질 사이의 강한 화학적 결합의 효과적인 형성에 기인한다. 또한 (poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly(styrenesulfonate) (PEDOT: PSS)의 수많은 코팅 도입으로 신축성 있는 은 나노 와이어 필름의 화학적 안정성과 신축성이 크게 향상되었다. 최적화된 은 나노 와이어 / PEDOT : PSS 박막은 120% 늘어뜨렸을 때 약 10%의 저항 변화가 있었다. 최적화된 전극은 고성능 신축성 투명 히터로 활용되어, 미래 웨어러블 장치에 대한 가능성을 성공적으로 보여준다.