近年来,柔性电子器件成为了一个研究热点,其在电子织物、分布式传感器、纸上显示器以及建筑物表面的大型弯曲显示方面具有很好的发展前景。纳米能源技术与功能器件研究团队在高性能柔性冷阴极方面展开了较为系统的研究。他们利用热蒸发法在碳布上生长了单晶的氧化钨纳米线,并证明了其是可靠的柔性电子源,先期研究成果已经在Advanced Materials(http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201002526/pdf)上发表。
为了进一步提高柔性冷阴极的电子发射性能,并着眼于降低工艺难度,探索规模化生产的制作工艺,该研究团队的博士后袁龙炎、博士生张翔晖等人在周军教授、王中林教授的指导下,与中山大学陈建教授课题组以及武汉大学胡学蛟课题组一起在基于碳纳米颗粒柔性冷阴极材料上开展了合作研究。他们采用酒精灯火焰法在导电碳布上均匀生长了一层碳纳米颗粒,以此作为电子发射阴极材料。研究发现,导电碳布在碳纳米颗粒生长后仍然具有极高的柔性,在弯折上百次之后电学性能依然保持不变,并具有较高的热传导系数(2.34 W/m•K),比聚合物衬底的热传导系数要高一个数量级。通过对其场致电子发射性能的研究表明,其开启电场为2.8 MV/m,最大的发射电流高达108 mA/cm2,比一般聚合物衬底的发射电流提高了2~4个数量级。酒精灯和导电碳布是仅有的实验器材和实验原料,不需要复杂的设备和昂贵的原材料,实验过程不会产生污染,并且具有工艺简单、可重复性好、适用于大规模工业生产等显著特点。该研究结果将对柔性场发射电子显示及相关柔性器件的研究起到重要的推动作用。
该研究工作得到了华中科技大学启动基金、国家自然科学基金、教育部新世纪优秀人才支持计划以及全国优秀博士学位论文作者专项基金的支持。该研究结果近期正式发表在Advanced Functional Materials杂志的网络在线版上。全文链接地址:(http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201100172/pdf)
(责任编辑:陈智敏)