透明導(dǎo)電薄膜（TCFs）是現(xiàn)代光電和電子器件的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料，常作為顯示屏、觸控屏等的電極材料，其基本要求是在高透光性保障圖像清晰的同時(shí)，兼具優(yōu)異導(dǎo)電性以驅(qū)動(dòng)顯示、觸控或電致變色等功能。長(zhǎng)期以來，銦錫氧化物（ITO）薄膜雖因其出色的透光性和較低方阻占據(jù)著透明導(dǎo)電電極的主導(dǎo)地位，但隨著可穿戴設(shè)備、柔性顯示、柔性天線、電子皮膚等領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，ITO的固有脆性使其難以承受反復(fù)彎折或拉伸，嚴(yán)重制約了其在柔性器件中的應(yīng)用前景，因此這對(duì)透明電極提出了顛覆性的新要求——具備出色的機(jī)械柔韌性和可拉伸性。

在此背景下，具有大長(zhǎng)徑比結(jié)構(gòu)的銀納米線（AgNWs）憑借優(yōu)異的導(dǎo)電性、光學(xué)特性、良好的力學(xué)柔軔性和可通過濕化學(xué)法實(shí)現(xiàn)低成本、大規(guī)模合成的特性，成為構(gòu)建柔性電極極具潛力的新興材料。

（1）導(dǎo)電性：高長(zhǎng)徑比的銀納米線可在較低的覆蓋密度下形成更多有效的導(dǎo)電通路，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)低于ITO薄膜的方阻，ITO薄膜方阻約為100-300Ω/□，而銀納米線薄膜約為10-50Ω/□。

（2）光學(xué)性能： AgNWs極高的長(zhǎng)徑比使得其在隨機(jī)交織形成的具有孔隙的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)后，光線可以透過網(wǎng)絡(luò)孔隙實(shí)現(xiàn)透光，同時(shí)納米級(jí)的橫向尺寸遠(yuǎn)小于可見光的波長(zhǎng)（380-780nm），光的衍射效應(yīng)會(huì)變得非常顯著，因此其可實(shí)現(xiàn)88%-91%的高透光率，這與ITO薄膜相當(dāng)甚至更優(yōu)

（3）彎折性能：銀納米線的大長(zhǎng)徑比以及良好的金屬延展性，使其具備了優(yōu)異彎折性能，彎折時(shí)能有效分散應(yīng)力，避免脆性斷裂。

高長(zhǎng)徑比銀納米線的制備方法

銀納米線的制備方法有多種，但并非所有方法都能穩(wěn)定、高效地獲得高長(zhǎng)徑比的產(chǎn)品。比如硬模板法等傳統(tǒng)方法或光還原法、微波輔助合成法等一些特殊條件下的合成方法存在明顯局限性：

（1）光還原法：該方法通常利用金屬鹽和還原劑在紫外線、可見光、激光等輻射源下通過還原銀離子制得，這個(gè)過程往往受環(huán)境影響大，且產(chǎn)量低，不適合規(guī)模化制備高長(zhǎng)徑比AgNWs。

（2）硬模板法：利用多孔模板限制銀的成核與生長(zhǎng)方向，理論上可獲得高取向性結(jié)構(gòu)。但該方法步驟繁瑣，移除模板過程可能損害結(jié)構(gòu)完整性，模板成本高，難以實(shí)現(xiàn)大面積生產(chǎn)。

銀納米線陣列在AAO模板內(nèi)生長(zhǎng)過程（來源：參考文獻(xiàn)2）

（3）微波輔助合成法：利用微波加熱可實(shí)現(xiàn)快速升溫，加速反應(yīng)，但也由于反應(yīng)迅速，使得過程難以精確調(diào)控，存在對(duì)設(shè)備要求高、維護(hù)成本高、微波反應(yīng)驅(qū)動(dòng)下有爆炸風(fēng)險(xiǎn)且反應(yīng)驅(qū)動(dòng)力不穩(wěn)定、重復(fù)性差、不利于大規(guī)模生產(chǎn)等缺點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)高長(zhǎng)徑比、高純度、單分散性好、適合的銀納米線，滿足高性能的柔性透明電極的制備需求，科學(xué)家們正在積極探索新的銀納米線制備方法。根據(jù)報(bào)道，水熱/溶劑熱法、多元醇法較有可能成為主流且有效的途徑。

（1）水熱（溶劑熱）法：

水熱法（溶劑熱法）通過在密閉高壓反應(yīng)釜內(nèi)加熱水或有機(jī)溶劑，并加入還原劑（如葡萄糖）和導(dǎo)向劑（如PVP、鹵素鹽），從而大幅提高銀前驅(qū)體（如AgNO?）的溶解度和反應(yīng)活性的，使其發(fā)生還原反應(yīng)生成銀原子。在該過程中，導(dǎo)向劑的主要作用是選擇性吸附于銀晶體的特定晶面（如{100}面），抑制徑向生長(zhǎng)并促進(jìn)一維軸向延伸，因此該方法可形成極高長(zhǎng)徑比銀納米線，且具有操作簡(jiǎn)單、成本較低、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

氯化銀與葡萄糖的反應(yīng)方程式

不過，該方法同時(shí)也存在反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)物易沉降和團(tuán)聚，導(dǎo)致分散穩(wěn)定性差等問題，通常需要更多的處理來提高與基材的匹配性，適合對(duì)導(dǎo)電性要求較高但透明性要求較低的應(yīng)用。

（2）多元醇法

多元醇法以乙二醇（EG）、丙三醇等多元醇同時(shí)作為溶劑和還原劑，以金屬離子化合物作為前驅(qū)體，以PVP（聚乙烯吡咯烷酮）作為穩(wěn)定劑和形貌控制劑，并加入NaCl、KBr或CuCl₂等作為成核控制劑，在高溫條件下通過精確控制反應(yīng)參數(shù)來合成AgNWs。由于 PVP對(duì)AgNWs的{100}面具有更強(qiáng)的相互作用，從而限制其橫向生長(zhǎng)，而對(duì){111}面幾乎沒有覆蓋作用，因此可促進(jìn)一維的AgNWs的形成。而成核控制劑的存在則可通過調(diào)控成核速率，限制銀的過度成核，優(yōu)化線形生長(zhǎng)。

　多元醇法銀納米線生長(zhǎng)機(jī)理示意圖（來源：2）

通常，多元醇法設(shè)備要求相對(duì)簡(jiǎn)單，合成過程操作也相對(duì)簡(jiǎn)便，所生長(zhǎng)的銀納米線表現(xiàn)出較高的長(zhǎng)徑比和較好的可加工性，可與多種透明基材(如PET、 玻璃)相匹配，易于在基材表面形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，適 用于需要高導(dǎo)電性和透明度的柔性器件應(yīng)用。但現(xiàn)有體系中長(zhǎng)徑比多局限在 1000~1500 范圍，難以突破超高水平（如長(zhǎng)徑比>2000）。

小結(jié)

銀納米線，憑借其獨(dú)特的高長(zhǎng)徑比結(jié)構(gòu)、出色的導(dǎo)電性和光學(xué)性能，完美契合了柔性電子時(shí)代對(duì)透明電極的核心訴求，是成為構(gòu)建下一代柔性、可穿戴電子器件“神經(jīng)脈絡(luò)”的理想候選材料。而要解鎖銀納米線全部潛力的關(guān)鍵在于高長(zhǎng)徑比、高純度、單分散性好納米線的規(guī)模化、穩(wěn)定制備。目前，多元醇法和水熱（溶劑熱）法展現(xiàn)出了成為主流制備路徑的巨大潛力。其中，多元醇法以其相對(duì)簡(jiǎn)單的設(shè)備、便捷的操作性和良好匹配柔性基材的優(yōu)勢(shì)，在需要高導(dǎo)電性與透明度的領(lǐng)域有突出優(yōu)勢(shì)；水熱法則在追求極高長(zhǎng)徑比的特定高性能應(yīng)用中潛力獨(dú)特，但其分散穩(wěn)定性挑戰(zhàn)有待進(jìn)一步攻克。

參考文獻(xiàn)：

1、徐嘉磊.高長(zhǎng)徑比銀納米線的調(diào)控合成及其應(yīng)用研究[D].電子科技大學(xué).

2、楊文冬,張笑源,孫海洋.銀納米線柔性透明天線及其智能可穿戴應(yīng)用[J].中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)

3、杭州晨明科技有限公司.納米銀線的合成方法——多元醇法深入解析

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