刮涂设备，由该技术制备的透明导体打破这种材料的导电性记录，证明高性能可通过控制它们制备方式实现。

(图片来源：SLAC国家加速器实验室)

来自斯坦福大学和能源部SLAC国家加速器实验室的科学家们展示了，他们可以制备用于太阳能电池、显示器和其他设备的柔性透明导体，而且性能突破了记录，通过使用小片在清洁表面上涂抹聚合物，小片就像在吐司上涂抹黄油的刀。

这个报道在10月29日提前在线版《美国科学院论文集》的技术已被用来制作触摸传感器和有机太阳能电池的图案电极，并且随着进一步的发展可能会成为大规模制造透明导体的工具。

“利用大家多年来熟知的材料，仅通过优化涂层工艺，我们能够打破导电率记录，”领导这项研究的斯坦福大学教授兼SIMES成员ZhenanBao说，SIMES是斯坦福直线加速器中心材料和能源科学研究所。“通过在分子尺度控制排列和材料的结构，显示出很多可实现高性能的空间。”

柔性设备上的透明导体

Bao教授研究团队与SLAC斯坦福同步辐射光源(SSRL)的科学家Michael Toney和Stefan Mannsfeld密切合作并开发了“刮涂”技术，SSRL研究小组利用X射线观察制备薄膜的结构和属性。

透明导体主要被用于使光从设备中进出，如太阳能电池、电磁屏蔽、防静电层和照明显示。目前这些导体大多由铟锡氧化物，或称ITO。但ITO处理起来非常昂贵，而且与柔性显示不兼容，柔性显示正被研发用在新一代的电视屏幕、电脑和其他电子产品上。

“具有透明、便宜、导电性良好和由丰富材料制备等特点的产品会推动工业发展，”现德累斯顿理工大学教授Mannsfeld说。

因此，科学家们一直在探索替代材料。在这项研究中，他们转向PEDOT:PSS，两种在干燥时变透明的混合导电体，而且比ITO更便宜且更具柔性。

优化工艺制备的薄膜打破了目前的记录

一个火柴盒尺寸的硅片，使PEDOT:PSS薄层在各种表面上扩展开，表面包括玻璃、硅、和聚对苯二甲酸乙二酯-用于饮料容器的透明聚酯树脂，速度达到每分钟6米。通过改变速度和调节工艺温度，研究人员能够生产不同厚度和电导率的透明薄膜，也使PEDOT和PSS聚合物分离成层，更大地增加了膜的导电率。他们制备的最好薄膜打破了目前PEDOT:PSS的导电率记录。

接着他们使用这个方法制备工作电极：首先，利用被称为光刻的芯片制造技术，他们在玻璃表面印刷了电子电路图案。然后，他们利用硅片将混合聚合物在表面上扩展开。导电聚合物粘在图案区域而不是在玻璃上，构成电流可流通的电路。对制备的电极进行测试，并发现可用于太阳能电池和触摸传感器。

“刮涂法技术仍是一种实验方案，但它成为了沉积这些高分子材料越来越普遍的方式，”博士后研究人员Sean Andrews说，他与现Phillips 66的科学家Brian Worfolk进行了大量的实验。“我们正在寻找提高这些膜性能的方法，并扩大到工业制造规模”。

他说，研究团队继续进行X射线研究，准确地找出硅片涂抹聚合物的方法-硅片沿着单一方向使聚合物扩展开并在干燥时以不同的方式排列分子-使其更导电，使他们可控制和利用该工艺来制备更透明的导体。

 新材料在线编译整理——翻译：Grubby    校正：摩天轮