Attention of wearable electronics that facilitate the interaction with humans by real-time monitoring of physiological signals in response to environmental changes, but require the high mechanical robustness due to attachment to human body is enlarging with progress of excellent stretchable and foldable electrodes. These robust electrodes can be achieved by metal nanostructures such as metal nanowires, metal nanogrids, and metal nanofibers. However, as-prepared metal nanostructures have lower adhesion with substrates, lower opto-electrical performances, and poor environmental stability, requiring the additional post-treatment for robust electrodes that expands an applicability of wearable electronics.
We demonstrate the high opto-electrical and mechanical performance of silver nanowires metal nanostructured electrodes for wearable electronics with chemical reduction process of nanostructures and high adhesion layer between nanostructures and substrate. Chemical reduction of oxide layers on metal nanostructures fuses junctions at nanoscale to improve the opto-electrical performance, and to ensure environmental stability of the interconnected nano-network.
Moreover, using an auxiliary donor layer and a simple laminating process and dry process, metal nanostructures can be easily transferred to copy paper as well as various other substrates. Intercalating a polymeric binder between the metal nanostructures and the substrate through a simple printing technique enhances the adhesion, not only guaranteeing high foldability of the electrodes, but also facilitating selective patterning of the metal nanostructured electrodes, showing applicability of the technology to wearable electronics.
Finally, we employ a vapor-phase method, initiated chemical vapor deposition (iCVD), for conformal coating and embedding of a silver nanowires electrodes on cloth. The metal nanostructures-embedded electrodes can be monolithically applied onto an arbitrary cloth with strong adhesion and environmental stability.
늘리거나 접을 수 있는 전극이 급격히 개발되면서 외부환경 변화에 의한 인간의 생리학적 신호를 실시간으로 확인할 수 있는 웨어러블 전자소자의 관심이 증가하고 있다. 하지만 웨어러블 전자소자는 기계적 내구성이 우수한 전극을 필요로 하며 이는 금속 나노구조 전극에 의해 실현될 수 있다. 그러나 제작된 전극과 타겟 기판과의 낮은 접착력 및 전극의 외부환경에 대한 낮은 안정성은 문제가 된다.
본 연구에서는 은 나노선 금속나노구조의 화학적 환원 처리와 기판과 전극 사이에 높은 접착력을 가지는 층을 삽입함으로써, 고성능 및 고내구성의 금속 나노구조 전극을 제작하였다.먼저, 금속 나노구조 표면에 존재하는 산화막의 환원처리는 나노구조의 정션을 효과적으로 접합시키면서 광전기적 특성과 외부환경에 대한 안정성을 증가시킨다.또한, 간단한 프린팅 공정을 이용하여 접착층으로 이용되는 고분자를 종이 위에 쉽게 패턴하고 금속 나노구조를 종이위에 건식 전사 하게 되면 접착력이 높고 기계적 특성이 우수한 패턴된 금속 나노구조 전극을 쉽게 제작할 수 있다.
마지막으로, 개시제를 이용한 화학 기상 증착법을 이용하여 고분자층을 천 기판에 균일하게 증착하고 금속 나노구조 전극을 그 위에 임베드 시키면 접착력이 증가하고 기계적 내구성 및 외부환경에 대한 안정성이 증가한다.
