Взаимосвязь между пластичностью пленки серебряных нанопроволок и устойчивостью к сдвиговому разрушению
Исследовательская группа под руководством Цзи Шулина из Института физических наук Хэфэй Китайской академии наук (CAS), изучающая механизм пленок серебряных нанопроволок, недавно обнаружила, что чем выше пластичность пленок, тем более они устойчивы к сдвигу. Результаты были опубликованы в журнале «Нанотехнологии».
Рис. 1. Сопротивление изгибу и сопротивление царапанию поверхности пленок серебряных нанопроволок для складных экранов. Кредит: Ван Мэнцзяо
Прозрачные проводящие пленки из серебряных нанопроволок показывают выдающиеся преимущества в применении для сенсорных экранов, датчиков, солнечных элементов и пленочных нагревателей благодаря их превосходной проводимости, оптической высокой четкости и хорошей гибкости. Однако, как один из важных гибких электронных материалов в экстремальных механических условиях, свойства пленок серебряных нанопроволок нестабильны.
Изучение поведения при разрушении серебряных нанопроволок в тонких пленках под действием напряжения сдвига включало испытания на сдвиг, эксперименты по наноиндентированию, теоретическое моделирование напряжения-деформации и углубленный микроструктурный анализ. Исследователи обнаружили, что при использовании нанопроволок разного диаметра и толщины пленки для передачи усилий в пленках пластическая деформация, вызванная зарождением дефектов и движением в области концентрации напряжений, может привести к различиям в «утяжке» нанопроволоки.
Следовательно, добавление ультратонкого металлического буферного слоя между пленкой серебряной нанопроволоки и подложкой для рассеивания напряжения может улучшить сопротивление пленок разрушению при сдвиге, не влияя на оптические свойства, а также может повысить устойчивость пленок к изгибу.
Рис. 2. Кривые нагрузки-смещения пленок серебряных нанопроволок с разным диаметром нанопроволоки и толщиной пленки. Кредит: Ван Мэнцзяо
Рис. 3. Кривые растяжения пленок серебряных нанопроволок с разным диаметром нанопроволоки и толщиной пленки. Кредит: Ван Мэнцзяо
Рис. 4. Характеристика микроструктуры различных частей серебряной нанопроволоки после разрушения под действием напряжения сдвига пленки. Кредит: Ван Мэнцзяо
В дополнение к разрушению при сдвиге команда исследовала однородность пленки и устойчивость к царапинам при многократном изгибе. Они достигли более высокой однородности, чем оксид индия-олова, с поверхностной твердостью 3H при тысячах изгибов.
