透明導電薄膜（TCFs）是現(xiàn)代光電和電子器件的關鍵基礎材料，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，兼具優(yōu)異導電性以驅動顯示、觸控或電致變色等功能。長期以來，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)著透明導電電極的主導地位，但隨著可穿戴設備、柔性顯示、柔性天線、電子皮膚等領域的蓬勃發(fā)展，ITO的固有脆性使其難以承受反復彎折或拉伸，嚴重制約了其在柔性器件中的應用前景，因此這對透明電極提出了顛覆性的新要求——具備出色的機械柔韌性和可拉伸性。

在此背景下，具有大長徑比結構的銀納米線（AgNWs）憑借優(yōu)異的導電性、光學特性、良好的力學柔軔性和可通過濕化學法實現(xiàn)低成本、大規(guī)模合成的特性，成為構建柔性電極極具潛力的新興材料。

（1）導電性：高長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電通路，從而實現(xiàn)遠低于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）光學性能： AgNWs極高的長徑比使得其在隨機交織形成的具有孔隙的網狀結構后，光線可以透過網絡孔隙實現(xiàn)透光，同時納米級的橫向尺寸遠小于可見光的波長（380-780nm），光的衍射效應會變得非常顯著，因此其可實現(xiàn)88%-91%的高透光率，這與ITO薄膜相當甚至更優(yōu)

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

高長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、高效地獲得高長徑比的產品。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，這個過程往往受環(huán)境影響大，且產量低，不適合規(guī)模化制備高長徑比AgNWs。

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

銀納米線陣列在AAO模板內生長過程（來源：參考文獻2）

（3）微波輔助合成法：利用微波加熱可實現(xiàn)快速升溫，加速反應，但也由于反應迅速，使得過程難以精確調控，存在對設備要求高、維護成本高、微波反應驅動下有爆炸風險且反應驅動力不穩(wěn)定、重復性差、不利于大規(guī)模生產等缺點。

為了實現(xiàn)大規(guī)模生產高長徑比、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，科學家們正在積極探索新的銀納米線制備方法。根據(jù)報道，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釜內加熱水或有機溶劑，并加入還原劑（如葡萄糖）和導向劑（如PVP、鹵素鹽），從而大幅提高銀前驅體（如AgNO?）的溶解度和反應活性的，使其發(fā)生還原反應生成銀原子。在該過程中，導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），抑制徑向生長并促進一維軸向延伸，因此該方法可形成極高長徑比銀納米線，且具有操作簡單、成本較低、綠色環(huán)保等優(yōu)點。

氯化銀與葡萄糖的反應方程式

不過，該方法同時也存在反應時間長、產物易沉降和團聚，導致分散穩(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，適合對導電性要求較高但透明性要求較低的應用。

（2）多元醇法

多元醇法以乙二醇（EG）、丙三醇等多元醇同時作為溶劑和還原劑，以金屬離子化合物作為前驅體，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參數(shù)來合成AgNWs。由于 PVP對AgNWs的{100}面具有更強的相互作用，從而限制其橫向生長，而對{111}面幾乎沒有覆蓋作用，因此可促進一維的AgNWs的形成。而成核控制劑的存在則可通過調控成核速率，限制銀的過度成核，優(yōu)化線形生長。

　多元醇法銀納米線生長機理示意圖（來源：2）

通常，多元醇法設備要求相對簡單，合成過程操作也相對簡便，所生長的銀納米線表現(xiàn)出較高的長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電網絡，適 用于需要高導電性和透明度的柔性器件應用。但現(xiàn)有體系中長徑比多局限在 1000~1500 范圍，難以突破超高水平（如長徑比>2000）。

小結

銀納米線，憑借其獨特的高長徑比結構、出色的導電性和光學性能，完美契合了柔性電子時代對透明電極的核心訴求，是成為構建下一代柔性、可穿戴電子器件“神經脈絡”的理想候選材料。而要解鎖銀納米線全部潛力的關鍵在于高長徑比、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，多元醇法以其相對簡單的設備、便捷的操作性和良好匹配柔性基材的優(yōu)勢，在需要高導電性與透明度的領域有突出優(yōu)勢；水熱法則在追求極高長徑比的特定高性能應用中潛力獨特，但其分散穩(wěn)定性挑戰(zhàn)有待進一步攻克。

參考文獻：

1、徐嘉磊.高長徑比銀納米線的調控合成及其應用研究[D].電子科技大學.

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用[J].中國有色金屬學報

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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