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? ? ? ?柔(rou)性(xing)電子(zi)是將電子(zi)器件的(de)功能集成在可(ke)彎曲(qu)、可(ke)折(zhe)疊、甚至(zhi)可(ke)拉伸的(de)柔(rou)性(xing)基(ji)材上,從而實現電子(zi)設(she)備形態和應(ying)用場景的(de)多樣化。在(zai)(zai)這(zhe)一領域(yu)中(zhong)光(guang)(guang)學透明薄膜扮演著不可或(huo)缺的(de)(de)角(jiao)色。它不僅要為柔(rou)性(xing)電(dian)子器件(jian)(jian)提供良好的(de)(de)光(guang)(guang)學透明度,確(que)保光(guang)(guang)信號的(de)(de)有效傳輸與(yu)交互,如在(zai)(zai)柔(rou)性(xing)顯(xian)示(shi)屏中(zhong)實(shi)現(xian)清晰的(de)(de)圖像顯(xian)示(shi)、在(zai)(zai)光(guang)(guang)電(dian)傳感器中(zhong)保證準確(que)的(de)(de)光(guang)(guang)探測,還要具(ju)備出(chu)色的(de)(de)柔(rou)性(xing)以適(shi)應器件(jian)(jian)的(de)(de)變形要求。因此深(shen)入研(yan)究柔(rou)性(xing)電(dian)子光(guang)(guang)學透明薄膜技術(shu)對于推動柔(rou)性(xing)電(dian)子產業的(de)(de)進步(bu)具(ju)有極為重要的(de)(de)意(yi)義(yi)。柔性電(dian)子光(guang)學(xue)透明(ming)薄膜(mo)的主要(yao)材(cai)料分(fen)為有無(wu)機材(cai)料和有機材(cai)料兩大類。
? ? ? ?一、無機材料。
? ? ? ?1、氧化銦錫(ITO)。ITO 是(shi)一種廣泛(fan)應用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)無機透(tou)明(ming)導(dao)電(dian)(dian)材(cai)(cai)料。它(ta)具(ju)有(you)較高的(de)(de)(de)(de)透(tou)光(guang)(guang)率(lv),在(zai)可見光(guang)(guang)范(fan)圍內(nei)可達 85% 以上,同時具(ju)備良好的(de)(de)(de)(de)導(dao)電(dian)(dian)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),其電(dian)(dian)阻(zu)率(lv)可低(di)至 10??Ω?cm 量(liang)級。這使得 ITO 能(neng)(neng)(neng)夠在(zai)柔性(xing)(xing)(xing)顯示屏(ping)等(deng)柔性(xing)(xing)(xing)電(dian)(dian)子(zi)器件(jian)中既作(zuo)為透(tou)明(ming)電(dian)(dian)極,又能(neng)(neng)(neng)保(bao)證光(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)有(you)效(xiao)透(tou)過(guo)。但ITO 存在(zai)一些局限性(xing)(xing)(xing),其材(cai)(cai)料相(xiang)對較脆,在(zai)反復彎曲或拉伸過(guo)程(cheng)中容易(yi)出(chu)現裂紋(wen),從(cong)而(er)導(dao)致電(dian)(dian)學(xue)和光(guang)(guang)學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)下(xia)降。此外,銦(yin)元素的(de)(de)(de)(de)稀缺(que)性(xing)(xing)(xing)也在(zai)一定程(cheng)度上限制了 ITO 的(de)(de)(de)(de)大規模應用(yong)(yong)和可持續發展(zhan)。
? ? ? ?2、氧化(hua)鋅(ZnO)。ZnO 是一種寬(kuan)帶隙半導體材料(liao)(liao),在可(ke)見光區域具有較高(gao)的(de)透光率。它的(de)晶體結構(gou)穩定(ding),具有良好的(de)化(hua)學穩定(ding)性和(he)熱穩定(ding)性。ZnO 可(ke)以(yi)通過多種方法制備,如(ru)磁控(kong)濺射、溶(rong)膠 - 凝膠法等,并且(qie)可(ke)以(yi)通過摻(chan)雜(za)不(bu)同的(de)元素(su)來調節(jie)其電(dian)學性能,如(ru)摻(chan)雜(za)鋁(Al)可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)其導電(dian)性。與 ITO 相(xiang)比,ZnO 的(de)原材料(liao)(liao)豐富,成本相(xiang)對較低(di),在柔性電(dian)子光學透明薄膜(mo)領域具有較大的(de)應(ying)用(yong)(yong)潛力(li)。但是,ZnO 薄膜(mo)的(de)電(dian)學性能目前還(huan)難以(yi)完全達到 ITO 的(de)水平,在高(gao)導電(dian)性要求(qiu)的(de)應(ying)用(yong)(yong)場景中可(ke)能受到限制。
? ? ? ?3、其他(ta)無機材(cai)料。除(chu)了(le) ITO 和(he) ZnO 外,還有(you)一(yi)些其(qi)他的(de)無機材料(liao)也被(bei)應用于(yu)柔性(xing)電子光(guang)學(xue)透明薄膜(mo)。例如,二氧(yang)化鈦(TiO?)具(ju)(ju)有(you)優(you)異的(de)光(guang)學(xue)和(he)化學(xue)性(xing)能(neng),可用于(yu)制備抗反射涂層或(huo)作為復(fu)合(he)薄膜(mo)的(de)組成(cheng)部分,以提高薄膜(mo)的(de)綜(zong)合(he)性(xing)能(neng)。還有(you)一(yi)些金屬納(na)米(mi)線材料(liao),如銀納(na)米(mi)線,其(qi)具(ju)(ju)有(you)極高的(de)導電性(xing)和(he)較好(hao)的(de)透光(guang)性(xing),并且在柔性(xing)方(fang)面表現(xian)出一(yi)定的(de)優(you)勢,通過將銀納(na)米(mi)線分散在合(he)適的(de)聚(ju)合(he)物基質中,可以制備出具(ju)(ju)有(you)良(liang)好(hao)柔性(xing)和(he)光(guang)學(xue)透明度的(de)復(fu)合(he)薄膜(mo)。
? ? ? ?二、有機(ji)材料。
? ? ? ? 1、聚對苯二甲酸乙(yi)二醇酯(zhi)(PET)。PET 是一種常見(jian)的(de)(de)(de)有機(ji)聚合物(wu)材(cai)(cai)料(liao)(liao),具有良好的(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)、機(ji)械強度(du)和(he)化學穩定性(xing)。它的(de)(de)(de)透光率較(jiao)(jiao)高,可達(da)到 90% 左右(you),并且成本相對較(jiao)(jiao)低,易于加工成型。PET 薄(bo)膜(mo)在(zai)柔(rou)性(xing)電(dian)子(zi)中常被用(yong)作基底材(cai)(cai)料(liao)(liao)或(huo)封裝材(cai)(cai)料(liao)(liao),同時也(ye)可以通過表(biao)面處理或(huo)與其(qi)他材(cai)(cai)料(liao)(liao)復合來(lai)實現一定的(de)(de)(de)導電(dian)和(he)光學功能。PET 的(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)相對較(jiao)(jiao)差(cha),在(zai)高溫環境下會發生變形,這在(zai)一些(xie)需要高溫工藝處理的(de)(de)(de)柔(rou)性(xing)電(dian)子(zi)器件(jian)制造過程中可能會帶(dai)來(lai)問題。
? ? ? ?2、聚(ju)酰(xian)亞胺(PI)。PI 是(shi)一種高(gao)性(xing)能(neng)的(de)有(you)機聚合物材料(liao),具有(you)出色的(de)耐高(gao)溫(wen)性(xing)能(neng)、良好的(de)機械強度和化學穩(wen)定(ding)性(xing)。它在(zai)柔性(xing)電子領域有(you)著廣泛的(de)應用(yong),尤其是(shi)在(zai)需(xu)要(yao)承受高(gao)溫(wen)處理或在(zai)惡劣環境下工作的(de)器(qi)件中,如柔性(xing)印刷(shua)電路板、柔性(xing)傳感(gan)器(qi)等。PI 薄膜的(de)透光(guang)率一般在(zai) 80% - 90% 之間(jian),可以(yi)通過特殊的(de)分子設計和合成工藝(yi)來進一步(bu)提(ti)高(gao)其透光(guang)性(xing)。此外,PI 還可以(yi)與(yu)其他材料(liao)進行復(fu)合,如與(yu)無機納米粒(li)子復(fu)合,以(yi)獲得(de)更好的(de)綜合性(xing)能(neng),如提(ti)高(gao)導電性(xing)或增強抗劃傷能(neng)力。
? ? ? ?3、導(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)聚(ju)合(he)(he)(he)物(wu)。導(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)聚(ju)合(he)(he)(he)物(wu)是(shi)一(yi)類(lei)具(ju)(ju)(ju)有(you)特(te)殊結(jie)構和(he)性(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)有(you)機材料(liao),如聚(ju)苯胺(PANI)、聚(ju)噻(sai)吩(PTh)等(deng)(deng)(deng)。這些(xie)材料(liao)具(ju)(ju)(ju)有(you)一(yi)定的(de)(de)導(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)性(xing)(xing)(xing)和(he)良好(hao)的(de)(de)柔(rou)(rou)韌性(xing)(xing)(xing),可(ke)(ke)以(yi)通過化(hua)學合(he)(he)(he)成或電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學聚(ju)合(he)(he)(he)等(deng)(deng)(deng)方(fang)法制(zhi)(zhi)備成薄(bo)膜。導(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)聚(ju)合(he)(he)(he)物(wu)薄(bo)膜在柔(rou)(rou)性(xing)(xing)(xing)電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)中的(de)(de)應用(yong)主要集中在柔(rou)(rou)性(xing)(xing)(xing)電(dian)(dian)(dian)(dian)極、傳感(gan)器(qi)等(deng)(deng)(deng)方(fang)面。它們的(de)(de)優點是(shi)可(ke)(ke)以(yi)通過分子(zi)結(jie)構設計(ji)來調節其電(dian)(dian)(dian)(dian)學和(he)光(guang)學性(xing)(xing)(xing)能(neng),并(bing)且具(ju)(ju)(ju)有(you)較好(hao)的(de)(de)加工(gong)性(xing)(xing)(xing)能(neng),可(ke)(ke)以(yi)采用(yong)溶液(ye)旋涂、噴(pen)墨(mo)打印(yin)等(deng)(deng)(deng)方(fang)法制(zhi)(zhi)備成各種形狀(zhuang)和(he)尺寸的(de)(de)薄(bo)膜。但是(shi),導(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)聚(ju)合(he)(he)(he)物(wu)的(de)(de)導(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)性(xing)(xing)(xing)一(yi)般相對(dui)較低,與無(wu)機導(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)材料(liao)相比(bi)還有(you)一(yi)定差距(ju),并(bing)且其穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)在長期使用(yong)或復雜環境下可(ke)(ke)能(neng)需要進一(yi)步(bu)提高。
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