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銀-銅納米線的研究和應(yīng)用進(jìn)展

2020-04-26 13:34:24樊正陽原禧敏楊宏偉李郁秀
貴金屬 2020年4期
關(guān)鍵詞:納米線釬焊導(dǎo)電

李 耀,樊正陽,原禧敏,楊宏偉,李郁秀,王 川

(昆明貴金屬研究所 稀貴金屬綜合利用新技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,昆明 650106)

透明導(dǎo)體是可穿戴電子設(shè)備、太陽能薄膜電池、有機(jī)發(fā)光二極管、平板顯示器以及傳感器的必要組件[1]。薄膜電阻、透光率和耐曲撓性是決定透明導(dǎo)體性能的三個關(guān)鍵參數(shù)[2]。作為制備透明導(dǎo)體的主流材料,氧化銦錫具有方阻低、透光率高等優(yōu)點(diǎn),但氧化銦錫屬于一種陶瓷材料,會在較低的應(yīng)變(2%~3%)下開裂,這些微裂紋會繼續(xù)擴(kuò)展并導(dǎo)致薄膜電阻急劇增大[3]。此外,氧化銦錫存在高折射率(n≈0.2)和低效的濺射沉積效率(濺射靶中只有3%~30%的銦到達(dá)薄膜)等缺點(diǎn),因而,低成本的氧化銦錫替代品得到了人們的廣泛關(guān)注[4]。

目前,可以用于替代氧化銦錫的材料有碳納米管[5-6]、石墨烯[7-8]、金屬網(wǎng)格[9]、導(dǎo)電聚合物[10]及金屬納米線。碳納米管具有優(yōu)異的電學(xué)性能(單根碳納米管的電子遷移率可達(dá)100000 cm2/(Vs),載流容量接近100 A/cm2),但由于無法大批量制備均勻、高純度的碳納米管且分散性較差,其商業(yè)用途進(jìn)展緩慢。石墨烯薄膜具有很強(qiáng)的雙極性電場效應(yīng),良好的室溫遷移率,且通過摻雜處理后,薄膜電阻和透過率有所降低,但其尚處于研發(fā)階段。金屬網(wǎng)格的制備方法較為繁瑣,涉及昂貴的圖案化技術(shù),且過粗的金屬線幅所產(chǎn)生的視覺莫瑞干涉效應(yīng)極大影響了其商業(yè)應(yīng)用的進(jìn)程。導(dǎo)電聚合物可以通過添加質(zhì)子化酸或者氧化摻雜等方法,使二次摻雜劑的電導(dǎo)率增加2~3 個數(shù)量級,但當(dāng)其受到各種應(yīng)力(熱應(yīng)力、化學(xué)應(yīng)力等)影響時,不穩(wěn)定的摻雜態(tài)會迅速降低電子電導(dǎo)率,難以實(shí)現(xiàn)廣泛的商業(yè)化應(yīng)用。在材料特性方面,金屬納米線具有與氧化銦錫、碳納米管和石墨烯相近的光電性能,且相較于氧化銦錫具有良好的彎曲撓性;在材料應(yīng)用方面,金屬納米線在保持了金屬網(wǎng)格圖案化金屬膜的低薄膜電阻、高透過率等優(yōu)點(diǎn)的同時,與溶液沉積卷對卷技術(shù)(rollto-roll)相結(jié)合,在商業(yè)應(yīng)用方面具有廣闊的前景。

在眾多金屬納米線材料中,銀納米線[11-14]具有優(yōu)異的光電性能,是良好的氧化銦錫替代品,但高昂的成本、較大的開發(fā)難度以及儲量較低等缺點(diǎn),限制了其進(jìn)一步的發(fā)展。相比之下,銅納米線具有與銀納米線相當(dāng)?shù)墓怆娦阅芎统偷某杀?,但存在易在空氣中被氧化的缺點(diǎn),氧化后的銅納米線方阻較之前增加了一個數(shù)量級[15]。通過化學(xué)方法制備含有銅和銀兩種組分的納米線,不僅具有良好電子傳輸性能,同時抗氧化性能優(yōu)異,再加上低廉的成本和高效的沉積技術(shù),有望替代氧化銦錫成為新一代的透明導(dǎo)體材料。為此,本文綜述了銀-銅納米線的幾種制備方法及存在的優(yōu)缺點(diǎn),探討了其在多個領(lǐng)域中的應(yīng)用,以期為高品質(zhì)銀-銅納米線的制備和應(yīng)用提供參考。

1 銀-銅納米線的制備方法

1.1 液相還原法

液相還原法可以通過改變還原劑、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間等因素調(diào)控納米線微觀形貌和尺寸,且反應(yīng)簡單,是目前制備銀-銅納米線的主流方法。

Stewart 等[1]以抗壞血酸作為還原劑,采用液相還原法獲得長10~40 μm,直徑70~110 nm 的銀-銅納米線。其制備大致流程是將聚乙烯吡咯烷酮和二乙基羥胺加入到銅納米線溶液中,攪拌至完全溶解。隨后,依次加入抗壞血酸和硝酸銀溶液,在室溫下制得銀-銅納米線。制得的銀-銅納米線在160℃的干燥空氣中,或者在溫度85℃,相對濕度85%的條件下保持24 h,仍具有良好的導(dǎo)電性。

He 等[16]以三水合硝酸銅替代氯化銅,銀氨溶液替代硝酸銀溶液,簡單快速的制得長度數(shù)十微米,直徑100 nm 的銀-銅納米線。向銀氨溶液中加入銅納米線后,吸附在銅原子表面的Ag(NH3)2+通過置換反應(yīng)還原為金屬銀,Ag(NH3)2+還原為銀原子的速度較慢,當(dāng)銀原子占據(jù)銅納米線外層所有的反應(yīng)活性位點(diǎn)后,抑制了進(jìn)一步的電偶置換反應(yīng)。文章進(jìn)一步指出,樣品的X 射線衍射圖譜顯示,金屬銅的峰位并未隨著納米線的生成而發(fā)生移動,表明由該方法制備得到的納米線是銀-銅異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米線,而不是銀-銅合金納米線。圖1 展示了銀包覆銅納米線可能的生長過程示意圖。

圖1 銀包覆銅納米線可能的生長過程示意圖[16]Fig.1 Schematic diagram of a possible growth process of silver-coated copper nanowires

采用上述方法獲得的銀-銅納米線是在銅納米線外表面沉積一層大小不一的銀納米顆粒,這不利于增加納米導(dǎo)電薄膜與環(huán)氧樹脂基體的有效接觸,如何簡便地在銅納米線的表面沉積一層厚度均勻的銀殼是一個亟待解決的問題。Zhang 等[17]提出一種通過簡單的吸附和分解過程來獲得銀-銅核-殼納米線的方法。圖2 為銀-銅核-殼納米線的形成示意圖。其制備方法分為吸附和分解兩個過程,在吸附過程中,利用銀胺絡(luò)合物作為銀源,通過優(yōu)化反應(yīng)條件,可以使銀胺絡(luò)合物均勻的覆蓋在銅納米線表面,形成具有核-殼結(jié)構(gòu)的銅-銀胺納米線。在分解階段,將銅-銀胺納米線在空氣中低溫退火,銀絡(luò)合物分解為純銀,最終制得直徑88 nm 的均勻銀-銅核-殼納米線。

圖2 銀-銅核-殼納米線的形成示意圖[17]Fig.2 Schematic diagram of silver-copper core-shell nanowires

1.2 種子介導(dǎo)法

種子介導(dǎo)法是合成金屬納米線的重要手段,一般選取膠體種子作為原子沉積的模板,經(jīng)過調(diào)控外界條件,即可獲得組織形貌可控的納米線。因而,種子介導(dǎo)法可以用于深入探究納米線的結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,譬如納米線的形狀穩(wěn)定性和調(diào)控局部表面等離子共振等[18]。

Han 等[19]采用種子介導(dǎo)的外延生長法成功制備了一種章魚觸角狀異質(zhì)結(jié)構(gòu)的銀-銅納米線。其大致流程是將銅納米線和1-十八烯混合在三口燒瓶中,在80℃的油浴鍋中磁力攪拌30 min。隨后,將硝酸銀和油酸加入反應(yīng)體系,保溫6 h 即可獲得具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)的銀-銅納米線。

Easow 等[20]采用種子介導(dǎo)法在修飾電極表面成功生長了銀-銅納米線,其制備方法是將硝酸銀和檸檬酸鈉加入到水溶液中并強(qiáng)力攪拌,隨后快速加入硼氫化鈉,即可獲得含有銀晶種的溶液。然后將玻碳電極拋光成鏡面,用乙醇超聲3 min,在室溫下干燥。將全氟磺酸型聚合物溶液澆鑄在玻碳電極表面,烘干處理后浸泡在含有銀晶種的溶液中。隨后,將經(jīng)過銀晶種修飾的玻碳電極浸泡在十六烷基三甲基溴化銨中,以促進(jìn)銀晶種各向異性生長。最后加入硝酸銅、抗壞血酸和氫氧化鈉并攪拌生長液10 min 即可得到銀-銅納米線。

1.3 模板法

模板法是根據(jù)實(shí)際應(yīng)用所需材料的性能要求來設(shè)計(jì)模板材料的結(jié)構(gòu),采用電化學(xué)沉積法將溶液中的離子沉積在模板中的孔隙中,經(jīng)后處理去除模板后,即可獲得特定形貌的金屬納米線。

Zhu 等[21]提出一種簡單、經(jīng)濟(jì)且高度可控的方法,即利用徑跡刻蝕聚合物模板制備銀-銅雙金屬納米線。制備流程分為3 步:徑跡刻蝕模板的制備、模板中金屬納米線的電沉積和模板的溶解。首先,采用離子徑跡刻蝕法制備了聚碳酸酯薄膜(PC)模板,用氫氧化鈉從兩側(cè)刻蝕經(jīng)輻照處理后的聚碳酸酯薄膜,從而使徑跡發(fā)育為孔洞。隨后,為了給后續(xù)電沉積過程提供工作電極,在模板的一側(cè)濺射金薄膜,再分別采用銀電極和銅電極在銀鹽電沉積液和銅鹽電沉積液中電沉積,沉積電流為0.5 mA/cm2。最后,將聚碳酸酯模板溶解在二氯甲烷中,使銀銅雙金屬米線脫離模板,分散在乙醇中。研究表明,可以通過改變刻蝕時間來控制徑跡刻蝕模板中的孔徑,進(jìn)而制得的銀-銅納米線的線徑是均勻可調(diào)的,也可制備出其他特殊形狀的銀-銅納米線(如圓錐形)。此外,聚合物模板可以溶解到不與納米線反應(yīng)的無機(jī)溶劑中,易于去除,由該方法制得的銀銅雙金屬納米線純凈無雜質(zhì)。

Hu 等[22]在硫酸銅、硝酸銀和硼酸的混合電解液中直接電沉積銀銅離子到多空氧化鋁模板的孔隙中,隨后在氬氣中450℃退火2 h,制得銀-銅納米線。文章指出,退火處理前,模板中金屬銀與金屬銅以納米顆粒的形式存在;經(jīng)過退火處理后,金屬銅和銀形成置換固溶體,獲得銀-銅雙金屬納米線。

1.4 水熱法

水熱法在大批量車間制備金屬納米線中具有重要現(xiàn)實(shí)意義。該法通常是在密閉的容器中,以水為溶劑在高溫高壓條件下制備金屬納米線的方法。采用水熱法獲得的納米線具有純度高、晶型好、工藝流程較短且產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)。

Sun 等[23]采用一種簡單有效的水熱法大規(guī)模合成粗糙度可控,長25 μm,直徑160 nm 的銀-銅納米線。即以抗壞血酸為還原劑,十六烷基三甲基氯化銨為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑,通過調(diào)節(jié)銅離子的不同價態(tài)(Cu+和Cu2+)的反應(yīng)物摩爾比例,以很高的產(chǎn)率合成粗糙度可控的銀-銅納米線。

Jiang 等[24]采用水熱法獲得長幾十微米,直徑45 nm 的鉛筆狀具有五重孿晶結(jié)構(gòu)的銅納米線。隨后,選用化學(xué)鍍法在銅納米線表面沉積一層厚度8.4 nm 的銀納米顆粒。文章研究了銅納米線表面銀晶種的形成過程,當(dāng)銀鍍液被滴加入銅納米線溶液后,為降低溶液總化學(xué)勢,銀原子團(tuán)簇([Ag(NH3)2]NO3)首先會與被銅原子還原的銀離子一起沉積在銅納米線表面,這些團(tuán)簇充當(dāng)銀納米顆粒的晶種。這些新形成的原子簇傾向于隨機(jī)分布在銅納米線表面,并通過銀-銅金屬鍵連接在銅納米線上。隨著反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行,更多的銀原子被吸附在銀晶種的表面,逐漸生長為銀納米顆粒或者銀納米棒等形態(tài)。

1.5 其他合成方法

以水熱法合成的納米線通常分散性很差,其中一些過程還必須在惰性氣體中進(jìn)行以避免銅納米線氧化,而溶劑熱法作為水熱法的延伸,可以很好地避免這些缺點(diǎn)。如Wang 等[25]將十六胺和十六烷基三甲基溴化銨混合后熔融,向溶液中加入乙酰丙酮銅,180℃保溫30 min,之后再向反應(yīng)體系中加入催化劑還原銅離子,反應(yīng)12 h后成功制得銅納米線,最后經(jīng)化學(xué)鍍法獲得銀-銅納米線。

Jiang 等[2]采用靜電紡絲和化學(xué)還原法相結(jié)合獲得銀銅核-殼納米線。首先,采用氧化-還原加熱工藝制備銅納米線,即采用簡單的靜電紡絲工藝生產(chǎn)醋酸銅-聚乙烯吡咯烷酮納米線,經(jīng)熱處理(250℃,80%氮?dú)夂?0%氧氣的恒定氣流)后,醋酸銅被氧化成氧化銅,聚乙烯吡咯烷酮聚合物裂解成二氧化碳。在還原步驟中,將氧化銅納米線在氬氣-氫氣氣流中,300℃下保持1 h,制得銅納米線。最后,將銅納米線浸入銀墨水中,制得銀銅核-殼納米線。

固態(tài)離子法是通過金屬離子在快離子導(dǎo)體薄膜中的傳導(dǎo)來制備納米材料,金屬離子并不是被束縛在晶格內(nèi),而是在快離子導(dǎo)體薄膜的“離子通道”中運(yùn)動。Xu 等[26]采用固態(tài)離子法合成了厘米級銀-銅納米線,由其制備的表面增強(qiáng)拉曼襯底在羅丹明6G 中的極限濃度是10-14mol/L。圖3 展示了使用快離子導(dǎo)體RbAg4I5和Rb4Cu16Cl13I7制備銀銅合金納米線的工藝流程圖。首先,在石英玻璃襯底上沉積約400 nm 厚的Rb4Cu16Cl13I7薄膜,再采用真空熱蒸發(fā)法在兩端依次沉積銅膜和銀膜作為電極。最后,在整個石英玻璃襯底上沉積RbAg4I5薄膜,并接通5 μA 的直流電場,通過不斷的沉積和結(jié)晶陰極上的銀原子和銅原子,從而得到銀-銅納米線。

圖3 使用快速離子導(dǎo)體RbAg4I5和Rb4Cu16Cl13I7制備銀-銅納米線的工藝流程圖[26]Fig.3 Process flow diagram for the preparation of the AgCu nanowires using the fast ionic conductor RbAg4I5and Rb4Cu16Cl13I7

2 銀-銅納米線的應(yīng)用

2.1 在透明導(dǎo)體中的應(yīng)用

目前,主流的金屬納米線透明導(dǎo)電薄膜采用的是銀納米線薄膜(直徑50~200 nm,長度1~20 μm)。霧度和抗紫外光是評價透明導(dǎo)電薄膜光學(xué)性能的兩個重要指標(biāo),如何制備出具有較低的霧度和良好抗紫外光性能的透明導(dǎo)電薄膜是業(yè)內(nèi)的重點(diǎn)研究方向。霧度是指透明或半透明材料內(nèi)部或者表面,由于光的散射所造成的云霧狀或渾濁的外觀。在銀納米線薄膜中,由于納米線與光的相互作用,在納米尺度上對短波長的可見光散射作用造成的薄膜霧度[3]。銀-銅納米線較銀納米線具有更粗糙的外表面,當(dāng)線徑線長相近時,由其制得的透明導(dǎo)電薄膜對可見光的散射作用較弱,因而具有更低的霧度值。由于納米線的特殊結(jié)構(gòu)和性能,由其制備的透明導(dǎo)電薄膜具有良好的抗紫外光性能[27]。銀-銅納米線較為粗糙的納米線表面可以反射、散射紫外線,比單金屬光滑銀納米線的屏蔽紫外線作用更優(yōu)異。

Wang 等[25]通過真空過濾銀-銅納米線與甲苯的懸濁液,然后進(jìn)行退火或等離子體處理,再使用熱壓轉(zhuǎn)移工藝將納米線轉(zhuǎn)移到基板(玻片、硅片或PET)上制備成柔性透明導(dǎo)電薄膜。由上述方法制得的柔性透明導(dǎo)電薄膜的方阻為20 ?/sq,透過率為85%,在經(jīng)過1000 次彎曲后阻值沒有發(fā)生明顯變化,并且在24℃,相對濕度85%的環(huán)境下放置一個月后方阻保持不變,這表明其具有良好的光電性能、柔韌性及穩(wěn)定性。Stewart 等[1]將含有硝基纖維素的墨水和銀-銅納米線混合均勻,用邁耶棒法均勻涂覆在玻璃基底上,然后在通有恒定氫氣流的200℃管式燒結(jié)爐中保持30 min,制得銀-銅納米線透明導(dǎo)電薄膜。研究表明,當(dāng)銅納米線外部銀殼厚度大于15 nm 時,由其制備的銅銀納米線透明導(dǎo)電薄膜在溫度85℃,相對濕度85%的條件下存放24 h 后方阻保持不變。Zhang 等[17]利用空氣壓縮機(jī)驅(qū)動的噴嘴將銀銅核-殼納米線噴涂到聚對苯二甲酸乙二醇酯基體上,將襯底加熱到140℃并保溫5 min 制得銀-銅納米線可伸縮透明導(dǎo)體。研究表明,當(dāng)銅納米線外層包覆的銀的質(zhì)量比達(dá)到20%(方阻31 ?/sq,透過率80%)及以上,即可實(shí)現(xiàn)對銅納米線的完全覆蓋,進(jìn)而提高其抗氧化性和熱穩(wěn)定性。

2.2 在復(fù)合材料中的應(yīng)用

目前,可拉伸且具有導(dǎo)電性的復(fù)合材料包括單壁碳納米管(SWNTs)、聚(3,4-乙二氧基噻吩)(PEDOT)、聚苯胺(PANI)、銀微片(AgMFs)、銀納米線(AgNW)和銅納米線(CuNW)等。它們雖然具有很高的初始電導(dǎo)率,但它們必須要燒結(jié)在一起形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)才能在應(yīng)變后保持較高的電導(dǎo)率。此外,銀作為貴金屬價格相對昂貴,未來供應(yīng)數(shù)百萬人使用的可伸縮智能穿戴復(fù)合材料不大可能建立在這種稀有而昂貴的金屬上。

為此,Catenacci 等[28]提出一種由銅-銀核-殼納米線氈和有機(jī)硅彈性體相互滲透制得的導(dǎo)電可伸縮復(fù)合材料,其處于應(yīng)變下的電導(dǎo)率的保持率優(yōu)于任何電導(dǎo)率大于1000 S/cm 的復(fù)合材料。制得的銀-銅納米線復(fù)合材料具有300%的伸長率,且在50%的應(yīng)變下拉伸50 次后,電阻僅增加37%。Zeng 等[29]研究了銀-銅納米線制備環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的可能性。當(dāng)銀-銅納米線的含量為3%時,環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的摩擦系數(shù)最小,可獲得最佳耐磨性。文章進(jìn)一步指出,當(dāng)銀-銅納米線的添加量較低時,填料在摩擦過程中起不到減摩、耐磨作用;當(dāng)銀-銅納米線的添加量較高時,納米線會傾向于團(tuán)聚,在基體中形成大量弱界面,使得納米填料在摩擦過程中很容易從基質(zhì)中脫落,導(dǎo)致更嚴(yán)重的磨粒磨損。此外,由銀-銅納米線填充的環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料比由銅納米線填充的環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料有更好的導(dǎo)電性和耐磨性,有望成為一種潛在的導(dǎo)電復(fù)合材料。

2.3 在傳感器方面的應(yīng)用

近年來,如何設(shè)計(jì)具有合理幾何結(jié)構(gòu)的應(yīng)變傳感材料,并使其具有高靈敏度、大伸縮性和寬傳感范圍,已成為人們高度期望。由于設(shè)計(jì)簡單,信號采集方便,且可以將機(jī)械變化轉(zhuǎn)換為電阻的變化,壓阻式應(yīng)變傳感器已經(jīng)投入了大量實(shí)際的工作中。例如,Meng 等[30]研究發(fā)現(xiàn)由無機(jī)磚(95%)和有機(jī)砂漿(5%)組成的“磚和砂漿”多層次結(jié)構(gòu)賦予了天然珍珠優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度和斷裂韌性。受這些生物材料的啟發(fā),他們提出了一種基于仿珍珠的“磚瓦”結(jié)構(gòu)的高靈敏度、可伸縮的應(yīng)變傳感平臺。研究人員以敏感的二維還原氧化石墨烯和一維銀-銅納米線為“磚”,以可伸縮的聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯-丁二烯嵌段(SBS)為“砂漿”,將銀-銅納米線和還原氧化石墨烯(RGO)組成的多孔導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)嵌入到SBS 基體中,成功制備了仿珍珠導(dǎo)電復(fù)合材料。該復(fù)合材料具有寬傳感范圍(374%)、高靈敏度(量規(guī)系數(shù)可達(dá)87362)、高斷裂伸長率(660%)以及出色的可靠性和穩(wěn)定性。Easow 等[20]采用經(jīng)銀-銅納米線修飾的玻碳電極構(gòu)建了過氧化氫還原電流型傳感器,并檢測出巴氏殺菌牛奶中含有的過氧化氫。該傳感器的獨(dú)特之處在于經(jīng)銀晶種修飾的電極上的受阻自催化現(xiàn)象已被解鏈,并被銀-銅納米線上的銅表面所利用,最終在電流型過氧化氫傳感器中起到了較好的換能器的作用。

2.4 在催化劑領(lǐng)域的應(yīng)用

Sun 等[23]的研究表明,表面粗糙的銀-銅納米線對水溶液中四氫硼酸鈉還原4-硝基苯酚為4-氨基苯酚的催化活性均高于光滑的銅納米線。文章指出,表面粗糙的銀-銅納米線較表面光滑的銅納米線具有更高的棱角比和更高的比表面積,因而具有更高的催化活性;而銀-銅納米線具有較高催化活性還因?yàn)榻饘倬€之間互聯(lián)的存在和二元組分之間的協(xié)同效應(yīng)。此外,制備的銀-銅納米線在催化反應(yīng)中可重復(fù)使用,具有很高的耐久性。Han 等[19]研究表明,與純銀納米線、純銅納米線及銀銅機(jī)械混合雙組分納米材料相比,異質(zhì)結(jié)構(gòu)的銀-銅納米線對氧還原反應(yīng)也表現(xiàn)出更好的電催化性能。

2.5 其他方面的應(yīng)用

Cruz等[31]研究了銀-銅納米線用于3D打印的高導(dǎo)電聚合物長絲的可能性。所獲得的3D 打印長絲的電阻率為0.002 ?·cm,比商用石墨烯3D 打印長絲的導(dǎo)電性高100 倍以上,這是迄今為止報(bào)道的3D打印長絲中電阻率最低的。此外,由其3D 打印制得的器件在110℃下仍保持穩(wěn)定,可承受(2.5~4.5)×105A·m2的電流密度。Ma 等[32]采用銀-銅納米線釬焊Ni200,并研究了釬焊溫度和釬焊壓力對接頭力學(xué)性能和顯微組織的影響。結(jié)果表明,較高的釬焊壓力(26 MPa)會使釬焊過程中納米材料的頸徑增大,并提高釬焊接頭的密度,提高接頭的剪切結(jié)合強(qiáng)度;在較低的溫度(300℃)時形成的釬焊接頭仍保持多孔結(jié)構(gòu),表明相鄰的納米顆粒與納米線在低溫?zé)Y(jié)過程中形成了互連;當(dāng)采用高溫釬焊(700℃)時,納米材料表現(xiàn)為塊狀釬料,多孔結(jié)構(gòu)消失。因而,在較高的釬焊壓力和釬焊溫度下均有利于相鄰納米線與納米線、焊縫與基體材料之間的擴(kuò)散,從而提高剪切結(jié)合強(qiáng)度。

3 結(jié)語和展望

綜上所述,在銀-銅納米線的制備和應(yīng)用領(lǐng)域國內(nèi)外研究人員進(jìn)行了大量的研究。其中,采用種子介導(dǎo)法合成具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)的銀-銅納米線可以有效提高其導(dǎo)電率并增強(qiáng)其催化性能,但反應(yīng)環(huán)境較為復(fù)雜,技術(shù)不夠成熟。模板法可制得均勻且線徑可調(diào)的銀-銅納米線,但其工藝流程繁瑣,成本較高。水熱法可以大規(guī)模簡單有效地合成銀-銅納米線,但由其制備的銀-銅納米線分散性較差且包覆劑難以去除。在這些方法中,液相還原法反應(yīng)條件溫和、形貌易于控制、制備工藝簡便且成本低廉,是目前制備銀-銅納米線的主流方法。銀-銅納米線由于其優(yōu)良的光電性能、超高的柔韌性、低廉的成本和優(yōu)異的抗氧化性能,如今已被廣泛地應(yīng)用在柔性透明導(dǎo)體、復(fù)合材料、傳感器和催化劑等諸多領(lǐng)域。隨著銀-銅納米線合成手段的發(fā)展,銀-銅納米線將會在智能穿戴、3D 打印和釬焊等領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。未來的銀-銅納米線合成方法也將向著低成本、大規(guī)模、更簡便且形貌可控的方向發(fā)展,并有望成為未來氧化銦錫的優(yōu)良替代品。

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