银纳米线的介绍

1. 银纳米线的介绍

纳米线是一种纳米尺度(1纳米=10^-9米)的线。 换一种说法，纳米线可以被定义为一种具有在横向上被限制在100纳米以下（纵向没有限制）的一维结构。这种尺度上，量子力学效应很重要,因此也被称作量子线。根据组成材料的不同，纳米线可分为不同的类型，包括金属纳米线（如：Ni，Pt，Au等），半导体纳米线（如：InP，Si，GaN 等）和绝缘体纳米线（如：SiO2，TiO2等）。分子纳米线由重复的分子元组成，可以是有机的（如：DNA）或者是无机的（如：Mo6S9-xIx）。 作为纳米技术的一个重要组成部分，纳米线可以被用来制作超小电路。 银纳米线除具有银优良的导电性之外，由于纳米级别的尺寸效应，还具有优异的透光性、耐曲挠性。因此被视为是最有可能替代传统ITO透明电极的材料，为实现柔性、可弯折LED显示、触摸屏等提供了可能，并已有大量的研究将其应用于薄膜太阳能电池。此外由于银纳米线的大长径比效应，使其在导电胶、导热胶等方面的应用中也具有突出的优势。

2. 银纳米线的应用范围

潜在应用光学应用·太阳能（晶体硅，在PET或玻璃上的薄片） ·光学限制器·医学成像 ·表面增强光谱·表面电浆设备导电应用·高亮度LED ·导电胶·触摸屏 ·电脑板·液晶显示器 ·传感器抗微生物应用·空气和水的净化 ·无菌设备·绷带 ·食品保鲜·电影化学和热力学应用·催化剂 ·传感器·化学气相传感器 ·导电胶·糊剂 ·聚合体比较成熟的应用——透明纳米银线薄膜Transparent Silver Nanowire Films3.一种新的透明导电体：嵌在透明高分子中的纳米银线薄A New Transparent Conductor: Silver Nanowire Film Buried at the Surface of a Transparent Polymer

3. 银纳米线薄膜的结构和性质

随着科技的发展,电子器件特别是平板显示朝着轻薄化方向发展,柔性衬底透明导电薄膜因其具有重量轻,可变形,不易碎等优点,已成为目前国际上研究的一大热点。众所周知,ITO作为透明导电膜已成功地运用在光电子器件中长达五十多年,但是由于其柔性性能很差,完全不适合作为制备柔性透明导电薄膜材料。纳米银线(AgNW)透明导电薄膜因其具有最好的导电性、透过率和优异的弯折性,是最有潜力替代ITO的材料。因而本论文主要研究纳米银线柔性透明导电薄膜的制备方法和性能,其内容如下： 1.本文首先采用真空抽滤的方法,在一种混合纤维素(MCE)膜上制备了纳米银线薄膜,然后用丙酮把MCE膜溶解掉后将AgNW分别转移在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯醇(PVA)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底上。通过转移的方法可以选择不同的基底从而很好地克服了柔性基底一般耐高温性能不好的缺陷。除此之外,由于MCE膜本身在丙酮蒸汽环境中放置一段时间后变得透明且无孔,所以可以直接采用MCE作基底,从而省去了转移的步骤,使得柔性透明导电纳米银线薄膜的制备更为简单。 2.对在不同基底上制备的柔性透明AgNWs导电薄膜的导电性能、透光性能、柔性性能和与基底的粘附性能进行了研究。研究表明：以透明MCE为基底的AgNWs具有最好的光电性能,制备得到透过为85%左右,方阻为50Ω/(?)的AgNWs-MCE膜;AgNWs-MCE和AgNWs-PVA两种薄膜银线与基底的粘附力非常出色,在经过胶带和摩擦测试后,薄膜的方阻变化甚微。 3.通过增加粘附层、溶解基底表面和添加保护层三种方法对与基底粘附力差的AgNWs-PET膜进行了改进。改进后的AgNWs-PET膜的粘附力得到了显著的提高,其中增加粘附层的方法改善最为有效。 4.通过激光刻蚀的方法实现对AgNWs-PVA膜的图形化,并将图形化后AgNWs-PVA膜电路成功地用于制备透明柔性LED显示电路中

4. 纳米银线是什么东西

在接受《WitsView》专访时，萧仲钦表示，从Cambrios角度来看，2019年是公司出货量创新高的一年。

Cambrios作为纳米银线产业龙头厂商，其出货量的变化当然能够反映产业的发展态势，但是真正让萧仲钦感觉到产业未来机遇的则是两个契机:

1、在国内京东方、华星光电等厂商10.5代面板产线开始量产的情况下，65寸、86寸等大尺寸面板价格不断下探，教育、商显等电子白板市场逐步起量，纳米银线技术凭借其优势得以大量商用;

2、去年折叠屏手机产品的面世，开辟了纳米银线技术另一个可期待的庞大的应用场景。纳米银线优异的可折叠性能天然适配折叠屏相关电子产品。

在萧仲钦看来，以上两个因素的变化将支撑2019年成为纳米银线技术发展的真正元年。

当然，并没有什么事情是绝对的。即便机遇就在眼前，纳米银线想要大批量商用依然还需面对来自传统ITO膜以及新力量金属网格的竞争。

什么是纳米银线?
资料显示，纳米银线是指长度在微米尺度、直径在纳米尺度的一维银金属材料，其长径比可达1万以上。一般来说，银纳米线的长度越长、直径越小，其透光度越高、电阻越小。

纳米银线在光学(太阳能等)、导电(LED、触摸屏等)、化学、热力等应用领域有着不错的应用前景，目前最成熟的应用则是纳米银线透明导电薄膜。

纳米银线透明导电薄膜是一种将无数纳米银线与合适的有机交联体在柔性衬底上制成的导电薄膜。相对于传统的ITO等在硬质材料衬底上沉积的透明导电薄膜，在有机柔性基片上制备的透明导电薄膜在透光性、导电性和柔性等方面的性能更好。

从纳米银线导电膜的产业链来看，上游是硝酸银、乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮等常用基础化工品原料，中游是纳米银线浆料/墨水与纳米银线导电膜，下游是触控屏、柔性OLED、太阳能电池、智能窗膜等。

产业链的核心在于纳米银线浆料/墨水的制备，与纳米银线透明导电膜的生产，前者涉及到原料配方及处理工艺，后者涉及到设备及工艺。

谈到与ITO膜的竞争，萧仲钦认为，“纳米银线技术的发展并不是要完全取代ITO膜技术而存在，两种技术可能会长期并存，而纳米银技术下的触摸屏应用将慢慢瓜分ITO膜的市场份额，就像ITO膜产品逐步占据液晶屏份额的过程一样。”

事实上，相较于传统的ITO膜，未来纳米银线技术的最大竞争对手可能来自于同样能够应用于折叠屏产品的金属网格。

对此，萧仲钦有清醒的认识，“之前Cambrios在评估金属网格的时候，其可折叠的次数和可拉伸的次数表现不如纳米银线，但是随着技术的发展，金属网格这几年的进步也非常快，有些折叠屏产品甚至更多考虑采用金属网格技术。”

不过，有竞争才有进步!

萧仲钦认为，纳米银线想要和金属网格竞争，光靠Cambrios一家是不够的，而是需要产业链上中下游一起投入更多的资源，让终端厂商有更多的选择，这样才有可能在折叠屏领域与金属网格一较高下。

开放合作 共促发展
然而，要让整个产业链拧成一股绳劲往一处使，这并不是一件容易的事情。

为此，作为行业龙头厂商，Cambrios当仁不让，除了经常性的举办纳米银线产业技术交流论坛之外，萧仲钦表示还将从以下几方面促进行业快速发展。

首先，是成立纳米银线产业联盟。联盟由纳米银线上下游相关企业组建，并在这一领域形成较大的合力和影响力，构建纳米银线产业链沟通交流的渠道，这样不但能为成员企业带来新的客户、市场和信息，也有助于企业专注于自身核心业务的开拓。

其次，是开放专利合作。一直以来，Cambrios在纳米银线领域有着大量且最核心的发明专利，这一定程度上提高了其它业者进入这一领域的门槛，间接阻碍了产业的发展。

而Cambrios也认识到了这一问题，所以在前两年已经开始将部分专利授权给行业其它厂商进行产品开发。萧仲钦表示，未来Cambrios还会合理评估授权费用，继续开放专利授权，进一步促进产业发展，让参与厂商都能互利共赢。

最后，是继续完善纳米银线技术开发。纳米银线技术虽然有很多优点，但一直未能普遍被业界接受和采用，也不是没有原因。

根据萧仲钦介绍，银线越来越细、银离子迁移、以及生产中的光氧化等问题一直都在困扰纳米银线技术的发展，但这些其实在技术人员的努力下都已经有相应的解决方案。

事实上，此前最大的困扰是下游厂商如果采用纳米银线技术生产触摸屏等产品，需要更换生产设备及生产线，这对于下游厂商来讲是生产成本的增加，所以导致下游客户不够积极。

为此，Cambrios研发了最新的铜纳米银膜技术，能够让下游客户在不换设备的情况下直接生产相关产品，这将大大降低客户成本，提升客户采用率，推动纳米银线技术普及。

以上这些都是促进纳米银线材料技术发展的措施，未来与ITO膜以及金属网格竞争，纳米银线还有很长的路要走。

不过，随着产业的快速发展和技术的不断迭代，纳米银线必将会掀起新一轮的材料革命。

5. 技术优势全解析：是纳米银线还是ITO

据报道，2013年国内电容屏出货面积超过400万平方米，其中ITO导电玻璃需求量超过360万平方米，ITOPET导电膜需求量超过140万平方米。从触摸屏产业上游材料的成本分析，ITO材料占据40%左右。且随着触摸屏行业的发展，对ITO材料的需求将越来越大，作为稀有金属的铟，不但价格随之不断上涨，而且将会有告罄的危险。

同时，随着柔性显示产品的普及，ITO导电玻璃暴露了自身的缺点。由于ITO的脆性，使其在应用中必须有玻璃作为保护层，以保护内部导体及感应器。玻璃保护层的加入，增加了工艺生产的难度（必须在真空下），也限制了触摸屏向柔性化发展的方向。为了解决上述问题，国内外众多触控面板厂商不得不开始将发展重点转向ITO的替代技术。
目前ITO导电玻璃的替代技术主要有石墨烯、导电聚合物、纳米碳管、金属网格、纳米银线等技术。据调研机构NanoMarkets预估，自2014年起，ITO替代品的市场规模将有爆发性的成长，未来将有超过80亿美元。

理论上，石墨烯的透光度及电阻性能都占优势，但是由于其制程工艺复杂，在设备改进、工艺优化等方面都预示在前期需要有巨大的投入，售价也很高。在很长一段时间内，石墨烯都不具备量产的条件。纳米碳管工业化量产技术尚未完善，其制成的薄膜产品导电性还不能达到普通ITO薄膜的水平。从技术与市场化来说，金属网格与纳米银线技术将是有望替代ITO导电玻璃，成为柔性屏幕的主角。

虽然金属网格具有成本低且导电性佳的优势，但为了达到足透的光穿透率，在线细化过程中必须拿掉95%～99%的触控感应面积，导致触控讯号降低20～100倍，现今触控IC难以支持；其二，为了让眼睛看不到金属网格，金属线宽必须小于5微米，使的其黄光显影制程或精密印刷技术费用高；此外，5微米金属线易断裂、金属易反射、材料氧化等问题都让金属网格技术备受考验。在解决以上难题时，成本也会随之增加，届时Metal Mesh是否还具备成本优势是厂商必须考量的问题。

相比之下，纳米银线在工艺制程上就拥有得天独厚的优势：生产工艺简单、良率高。由于线宽较小，银线技术制成的导电薄膜相比于金属网格技术制成的薄膜可以达到更高的透光率。再次，纳米银线薄膜相比于金属网格薄膜具有较小的弯曲半径，且在弯曲时电阻变化率较小，应用在具有曲面显示的设备，例如智能手表，手环等上的时候，更具有优势。银纳米线除具有银优良的导电性之外，由于纳米级别的尺寸效应，还具有优异的透光性、耐曲挠性。此外由于银纳米线的大长径比效应，使其在导电胶、导热胶等方面的应用中也具有突出的优势。

目前，已经有大量的研究证明银纳米线可用于制备触摸屏、弯曲有机发光二极管(OLED)、可穿戴电子设备、电子皮肤和弯曲太阳能电池等透明电极中，弯折1000次后性能仍然很稳定。此外，纳米银线就拥有原材料来源广泛、价格低廉、拥有绝佳的脆韧性、适合大规模工业化生产。综上所述，纳米银线是唯一一个具有现实应用前景的ITO替代品，成为柔性屏幕的主角。

然而，国内的纳米银线市场几乎被美国Cambrios垄断，但由于其过高的价格和不成熟的触控模组生产工艺也让这项技术未能在世界范围内进行大规模的触控模组量产。在国内也有合肥微晶为代表的一批优秀企业在进行纳米银线的研发工作，以打破进口产品的垄断。