銀納米線透明導(dǎo)電薄膜因其優(yōu)異的導(dǎo)電性、光學(xué)高清和良好的柔韌性，在柔性電子領(lǐng)域展現(xiàn)突出的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于觸控屏、傳感器、太陽電池以及薄膜加熱器等領(lǐng)域，但實(shí)際應(yīng)用中銀納米線薄膜的機(jī)械不穩(wěn)定現(xiàn)象仍需要克服，如大規(guī)模卷對(duì)卷（R2R）生產(chǎn)中薄膜裁剪帶來的邊緣納米線斷裂問題限制了新型電子器件的發(fā)展。
固體所柔性電子團(tuán)隊(duì)長期致力于包括力學(xué)穩(wěn)定性、電學(xué)與熱學(xué)穩(wěn)定性等在內(nèi)的納米器件安全服役研究：為解決R2R生產(chǎn)中薄膜內(nèi)銀納米線聚集引起電阻起伏帶來的觸控靈敏性下降、電學(xué)擊穿問題，發(fā)明動(dòng)態(tài)紅外干燥技術(shù)克服濃度梯度相關(guān)的物質(zhì)傳輸，生產(chǎn)的銀納米線薄膜均勻性優(yōu)于ITO且在反復(fù)彎折中保持電阻穩(wěn)定性（圖1a）；為滿足反復(fù)觸控時(shí)薄膜抗刮擦要求，調(diào)控柔性樹脂與銀納米線界面狀態(tài)來兼顧薄膜力學(xué)和電學(xué)性能，在滿足折疊觸控靈敏度前提下使表面硬度達(dá)到3H（圖1b）。
為了研究剪切應(yīng)力下薄膜中銀納米線的斷裂行為，研究團(tuán)隊(duì)制備了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的銀納米線薄膜。通過自制剪切裝置對(duì)薄膜進(jìn)行剪切實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合電鏡圖片統(tǒng)計(jì)得到斷裂范圍，以此作為薄膜抗剪切斷裂能力的依據(jù)。通過納米壓痕實(shí)驗(yàn)得到載荷-位移曲線（圖2），計(jì)算了不同納米線直徑和薄膜厚度銀納米線薄膜的硬度H、彈性模量E和H3/E2數(shù)值來表征材料的塑性性能。與實(shí)驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行的理論模擬，利用有限元方法模擬得到應(yīng)力-應(yīng)變曲線（圖3），通過應(yīng)力-應(yīng)變曲線計(jì)算的屈服強(qiáng)度下限判斷塑性性能，趨勢(shì)與實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果一致。結(jié)合薄膜中銀納米線的斷裂范圍，發(fā)現(xiàn)了薄膜的塑性性能與剪切斷裂的關(guān)系，并通過深入的顯微結(jié)構(gòu)分析（圖4），進(jìn)一步揭示了這一關(guān)系，即采用不同直徑的納米線及薄膜厚度來進(jìn)行力傳遞，應(yīng)力集中區(qū)缺陷的形核與運(yùn)動(dòng)帶來的塑性變形會(huì)造成納米線“頸縮”差異，銀納米線薄膜的塑性越好，抗剪切斷裂能力越強(qiáng)。為此，在銀納米線與襯底之間加入超薄金屬緩沖層來分散應(yīng)力集中，能在不影響光學(xué)指標(biāo)前提下提高薄膜抗剪切斷裂能力，而且可以增加薄膜的撓曲穩(wěn)定性。該工作為銀納米線薄膜的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用提供了新思路。
該研究得到了中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)的資助，以及國家自然科學(xué)基金、安徽省自然科學(xué)基金和企業(yè)研發(fā)項(xiàng)目的支持。
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https://doi.org/10.1088/1361-6528/ac7731
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.6b00500
