Metal nanowires are focused as an alternative material for indium tin oxide (ITO) due to its superior mechanical characteristics as well as excellent opto-electrical property. However, there still remain many issues to overcome for commercializing the metal nanowires in various applications. First, junctions of nanowires should be fully connected in order to lower the contact resistance for enhancing the electrical property. Second, environmental stability of the metal nanowires should be enhanced, because the metal nanowires are easily oxidized in air. Third, metal nanowires should be able to be formed on various substrates without damaging the substrates. Forth, metal nanowires should be able to endure the high strain under folding and stretching condition. Here, processes for solving such issues are suggested.
First, chemical reduction process for post-treatment of metal nanowires is proposed. By reacting the metal nanowires with vaporized reducing agent, junctions of metal nanowires are fully fused resulting in enhanced opto-electrical property and environmental stability. The chemistry and principle of the proposed reduction process are studied.
Second, optimal structure of AgNWs for the highest stretchability is studied. Blending the AgNWs with graphene oxides (GOs) various structures of hybrid electrode are fabricated and compared the mechanical characteristics each other. With the experiment and simulation, fabrication strategy for the highest stretchable AgNWs electrode is suggested.
Third, dry transfer process for the metal nanowires network is proposed. Utilizing the chemical reduction process, silver nanowires (AgNWs) are exfoliated from the substrate as the reduced AgNWs sample is immersed into water. Using a hydrophobic substrate, AgNWs are scooped up and drily transferred onto various substrates including copy-paper without damaging the substrates.
Finally, various applications such as solar cell, touch screen, heater, paper-based printed circuit board (PCB) and frequency selective surface (FSS) are developed using the fabrication process exhibiting the applicability of the proposed electrode.
본 연구에서는 금속 나노선을 이용한 전극 및 투명전극의 기계적, 화학적, 전기 광학적 특성 향상을 위한 물질적, 구조적 접근 방법을 제시하였다. 먼저 물질적 접근 방법에서는 화학적 환원 방법을 통한 새로운 방법의 금속 나노선 후처리 공정을 제안하였고, 이 방법을 통하여 금속나노선의 전기 광학적 특성이 매우 향상될 뿐만 아니라 공기중 안정성도 매우 향상되는 결과를 얻을 수 있었다. 그 다음으로 환원 처리 방식을 이용한 은나노선 전극의 전사 공정을 개발하였다. 환원된 은나노선을 물에 담그면 기판과 분리 되면서 물위에 뜨게 되는데, 이렇게 물에 떠있는 은나노선을 다양한 기판에 전사할 수 있고, 중간층을 이용한 건식 전사 공정은 종이 기판 위에도 은나노선 전극이 형성될 수 있게 해 주었다. 다음으로 구조적 접근 방법으로 은나노선의 신축성을 극대화 하기 위해 어떻게 접근해야 하는지 연구를 진행하였다. 현미경 결과 및 시뮬레이션 결과들을 통해, 정션이 연결되지 않은채로 기판과 높은 접착력으로 붙어있을 때 가장 높은 신축성을 지닐 수 있음을 확인하였다. 마지막으로 제안된 은나노선 전극 개발 공정을 이용하여 엑추에이터를 개발하였고, 이 엑추에이터를 이용하여 주파수 선택망을 개발 함으로써 제안된 공정이 다양한 분야에 적용 가능함을 보여주었다.
