近日，来自暨南大学的刘贵师、罗云瀚、陈雷研究团队在《Microsystems & Nanoengineering 》期刊上发表了一项突破性研究成果，成功开发出一种基于吉布斯汤姆逊（GTE）效应的银纳米线（AgNW）消影图案化工艺。该技术通过使用碘鎓盐-硝酸银复合材料修饰AgNW网络，实现光学消影的同时改善了电导率，为传感器件、高清显示和防伪保密等应用带来了新的可能性。
论文链接：
https://doi.org/10.1038/s41378-025-00945-z
传统AgNW透明电极在图案化过程中常出现雾度升高与“银白边缘”现象，破坏导电区与绝缘区的视觉一致性。虽然降低AgNW局域表面等离激元（LSPR）或优化图案结构可实现光学消影，但现有方法多依赖高温或强激光处理，既容易损伤柔性基底，又难以精确控制；同时，能够在消影的同时提升电导率的研究仍然有限。因此，亟需一种温和且兼具导电性能提升的AgNW消影图案化策略。
创新突破
1.基于GTE的低温精细图案化工艺
首创基于GTE效应的低温AgNW光学消影图案化工艺。通过碘鎓盐/硝酸银复合墨水降低AgNW交叉点熔点，可在低至75°C条件下在交叉点处断裂，并原味保留断裂AgNW，最终在柔性基底上制备出10 µm分辨率、雾度差异<0.3%的“隐形”电极。该方法仅包含“旋涂-掩膜光照-低温加热”三个核心步骤，全流程不足15分钟，且仅需75℃-130℃的加热温度，与低至10 mW/cm2的紫外光功率。相较于高温或强激光方案，GTE图案化更简洁、能耗更低，且易于扩展至各类柔性基底。
2.光学消影与电导同步提升
在GTE图案化过程中，紫外照射使DA分解的同时，激发了AgNW交叉点处等离子体焊接，显著降低了接触电阻；随后的低温加热测促使绝缘区AgNW在交叉点断裂，同时进一步焊接导电区的AgNW。最终电极片阻达31 ohm sq⁻¹，550 nm透过率>88%，在实现光学消影的同时有效提升导电性能。
图1.基于GTE的AgNW图案化流程
GTE图案化电极的制备仅需“旋涂—掩膜紫外—低温加热”三步。研究团队首先将能将AgNW熔点降至约75°C的二苯基碘鎓硝酸盐/硝酸银复合墨水（简称DA）与AgNW悬液混合后旋涂于柔性基底；随后在10.7 mW cm-2的紫外光下掩膜曝光8 min，选择性分解光照区域的DA颗粒，在膜内形成熔点不同的导电区与绝缘区；最后低温退火，未曝光区域的AgNW在交叉点处局部熔断而形成绝缘带，曝光区域的AgNW保持导电，得到图案化电极。GTE工艺无需去除绝缘区域的AgNW，具有优异的光学消影效果。
图2. DA自组装驱动的AgNW碎裂与UV诱导焊接
复合墨水旋涂后，溶剂自发蒸发形成的环向毛细流促使DA颗粒聚集在AgNW交叉点；XRD与XPS证实AgNW表面生成了AgI、AgIO₃等银化合物，它们相对纯银更易熔，有助于局部熔焊。因此修饰后AgNW电极在GTE效应下，易低温熔断。随后的紫外照射一方面分解DA，另一方面激发AgNW的LSPR效应，产生局部热量并实现交叉点初步焊接。最后的低温退火进一步焊接，显著降低接触电阻，提升电导率。
图3. GTE工艺制备的高分辨率DA-AgNW电极图案
通过GTE图案化工艺能够在柔性基底上制备出不同图案，这些图案具有锐利的边缘清晰的轮廓；最小线宽达到10 μm，且在大批量制作中具备良好的一致性。
图4. DA-AgNW的光学消影性
传统图案化工艺通常完全去除绝缘区的AgNW网络，导致电极边缘产生强散射。相比之下，GTE图案化工艺保留了绝缘区的断裂AgNW，使入射光均匀穿过基底。FDTD模拟表明，在保留断裂AgNW结构下，导电区与绝缘区两侧的电场分布几乎一致。实测结果进一步证实：所研究电极的导电区与绝缘区在550 nm波长的透射率差异<1.4%，雾度差异<0.3%。最终制得的电极在肉眼观察下几乎“隐形”，实现了优异的光学消影效果。
结论与展望
本研究提出了一种基于吉布斯–汤姆逊（GTE）效应的AgNW图案化方法，实现了光学消影的透明电极制备。该方法工艺简便，仅需旋涂、紫外曝光和低温加热三步，具备高分辨率、低处理温度和良好扩展性。未来，通过优化光源的尺寸和准直性，有望实现更高精度图案化与大面积柔性电子的规模化制造。
本文来自材料科学与工程公众号，感谢论文作者团队支持。
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