[00771650]柔性电极的印刷制备、功能调控及其储能器件

项目成果属于电子信息科学中的半导体材料前沿学科方向，具体涉及柔性电极材料及其器件。近年来，柔性电子迅速兴起，在人工智能、人机交互特别是与人体兼容的可穿戴电子产品及生物医药电子如智能服装、电子皮肤等展现出非常广阔的应用前景。电极是光电器件的基本组成部分。为了适应柔性电子的发展，针对现有电极材料的局限和不足，该项目从新型电极材料的设计制备及其功能调控两个方面开展创新研究，取得了一系列重要科学发现和技术创新突破。 主要的科学发现如下： 1.创新建立了溶液过程制备柔性电极的方法，研制出一种新型柔性可拉伸透明电极，实现了高性能柔性电子器件。以热力学及动力学理论指导设计反应过程，成功制备了高纯度、高长径比的银纳米线(AgNWs)，为简便、低成本、环保地设计制备新型柔性透明电极材料提供了可行方案。创新建立了预沉积及转印“两步法”溶液过程制备柔性透明电极的方法，实现了AgNWs导电渗滤网与PDMS弹性体的化学交联，研制出一类基于聚合物弹性体的新型可拉伸透明电极，为柔性可穿戴电子技术的发展奠定了基础。 2.提出了热力学调控电极材料微纳结构新策略，研制出一系列电化学性能优异的有机/无机复合电极材料，实现了高性能、低成本柔性储能。从热力学分析及热稳定性研究结果出发，发现物理煅烧影响材料微纳结构的规律，提出微纳结构调控新策略，研制出一系列比表面积大、活性位点多、孔结构丰富的金属氧化物、磷酸盐等新型超电容电极材料，开拓了廉价易得的磷酸盐在电化学储能领域的新应用；在此基础上，发展了纸基柔性储能技术，为开发低成本、生物可降解、环保的柔性储能器件提供了新思路。 3.发现流变性能调控配制可印刷导电墨水的规律，建立了低成本、大面积、高质量全印刷柔性光电能量转换与存储器件制作技术。发现高/低沸点溶剂配比调节可实现墨水Z值调控，建立了导电墨水配制指导原则；发展了基底修饰与处理通用技术，实现了多种基底的表面能调控；建立了适用于多种柔性衬底(如PET，PDMS和纸张等)的喷墨印刷新方法，研制出图案化高性能柔性光电转换与能量存储器件，为低成本、批量化、高精度全印刷柔性电子器件提供了技术方案。 相关成果发表在Chem. Soc. Rev.，Adv. Mater.，Nano Energy等国际权威期刊，产生了积极的国际影响，得到了国际同行的广泛关注和认可。8篇代表性论文被SCI刊物他引共468次，总他引519次；获授权发明专利3项。被国内外同行在包括Nat. Nanotech.(IF 39.0)，Nat. Commun.(IF 12.1)，Adv. Mater.(IF 19.8)等权威期刊正面引用和评述。成果解决了若干制约柔性电子发展的关键瓶颈问题，推动了柔性电子的发展，在柔性电极材料的设计制备、功能调控及其器件应用方面做出了重要的创新贡献，对柔性电子材料与器件的设计应用具有重要指导意义。