近日，來自暨南大學的劉貴師、羅云瀚、陳雷研究團隊在《Microsystems & Nanoengineering 》期刊上發表了一項突破性研究成果，成功開發出一種基于吉布斯湯姆遜（GTE）效應的銀納米線（AgNW）消影圖案化工藝。該技術通過使用碘鎓鹽-硝酸銀復合材料修飾AgNW網絡，實現光學消影的同時改善了電導率，為傳感器件、高清顯示和防偽保密等應用帶來了新的可能性。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1038/s41378-025-00945-z

傳統AgNW透明電極在圖案化過程中常出現霧度升高與“銀白邊緣”現象，破壞導電區與絕緣區的視覺一致性。雖然降低AgNW局域表面等離激元（LSPR）或優化圖案結構可實現光學消影，但現有方法多依賴高溫或強激光處理，既容易損傷柔性基底，又難以精確控制；同時，能夠在消影的同時提升電導率的研究仍然有限。因此，亟需一種溫和且兼具導電性能提升的AgNW消影圖案化策略。

創新突破

1.基于GTE的低溫精細圖案化工藝
首創基于GTE效應的低溫AgNW光學消影圖案化工藝。通過碘鎓鹽/硝酸銀復合墨水降低AgNW交叉點熔點，可在低至75°C條件下在交叉點處斷裂，并原味保留斷裂AgNW，最終在柔性基底上制備出10 μm分辨率、霧度差異<0.3%的“隱形”電極。該方法僅包含“旋涂-掩膜光照-低溫加熱”三個核心步驟，全流程不足15分鐘，且僅需75℃-130℃的加熱溫度，與低至10 mW/cm2的紫外光功率。相較于高溫或強激光方案，GTE圖案化更簡潔、能耗更低，且易于擴展至各類柔性基底。

2.光學消影與電導同步提升
在GTE圖案化過程中，紫外照射使DA分解的同時，激發了AgNW交叉點處等離子體焊接，顯著降低了接觸電阻；隨后的低溫加熱測促使絕緣區AgNW在交叉點斷裂，同時進一步焊接導電區的AgNW。最終電極片阻達31 ohm sq?1，550 nm透過率>88%，在實現光學消影的同時有效提升導電性能。

圖1.基于GTE的AgNW圖案化流程

GTE圖案化電極的制備僅需“旋涂—掩膜紫外—低溫加熱”三步。研究團隊首先將能將AgNW熔點降至約75°C的二苯基碘鎓硝酸鹽/硝酸銀復合墨水（簡稱DA）與AgNW懸液混合后旋涂于柔性基底；隨后在10.7 mW cm-2的紫外光下掩膜曝光8 min，選擇性分解光照區域的DA顆粒，在膜內形成熔點不同的導電區與絕緣區；最后低溫退火，未曝光區域的AgNW在交叉點處局部熔斷而形成絕緣帶，曝光區域的AgNW保持導電，得到圖案化電極。GTE工藝無需去除絕緣區域的AgNW，具有優異的光學消影效果。

圖2. DA自組裝驅動的AgNW碎裂與UV誘導焊接

復合墨水旋涂后，溶劑自發蒸發形成的環向毛細流促使DA顆粒聚集在AgNW交叉點；XRD與XPS證實AgNW表面生成了AgI、AgIO?等銀化合物，它們相對純銀更易熔，有助于局部熔焊。因此修飾后AgNW電極在GTE效應下，易低溫熔斷。隨后的紫外照射一方面分解DA，另一方面激發AgNW的LSPR效應，產生局部熱量并實現交叉點初步焊接。最后的低溫退火進一步焊接，顯著降低接觸電阻，提升電導率。

圖3. GTE工藝制備的高分辨率DA-AgNW電極圖案

通過GTE圖案化工藝能夠在柔性基底上制備出不同圖案，這些圖案具有銳利的邊緣清晰的輪廓；最小線寬達到10 μm，且在大批量制作中具備良好的一致性。

圖4. DA-AgNW的光學消影性

傳統圖案化工藝通常完全去除絕緣區的AgNW網絡，導致電極邊緣產生強散射。相比之下，GTE圖案化工藝保留了絕緣區的斷裂AgNW，使入射光均勻穿過基底。FDTD模擬表明，在保留斷裂AgNW結構下，導電區與絕緣區兩側的電場分布幾乎一致。實測結果進一步證實：所研究電極的導電區與絕緣區在550 nm波長的透射率差異<1.4%，霧度差異<0.3%。最終制得的電極在肉眼觀察下幾乎“隱形”，實現了優異的光學消影效果。

結論與展望

本研究提出了一種基于吉布斯–湯姆遜（GTE）效應的AgNW圖案化方法，實現了光學消影的透明電極制備。該方法工藝簡便，僅需旋涂、紫外曝光和低溫加熱三步，具備高分辨率、低處理溫度和良好擴展性。未來，通過優化光源的尺寸和準直性，有望實現更高精度圖案化與大面積柔性電子的規模化制造。

本文來自材料科學與工程公眾號，感謝論文作者團隊支持。

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