成果简介

具有低薄层电阻的银纳米线 (AgNW) 是通过焦耳加热操作的高性能可穿戴电热加热器的极好潜在候选者。然而，由高接触电阻和对不同基板的不良粘附引起的 AgNW 的热氧化和电不稳定性极大地限制了它们在器件中的应用。石墨烯由于其低透氧性、与 AgNW 的接触电阻较低以及良好的范德华相互作用而被用于 AgNW/石墨烯混合体。必须实现 AgNW 和石墨烯之间的分子级接触，以最大限度地发挥这些特性的协同作用。

韩国釜山国立大学Minho Kwon等研究人员在《Adv Mater Technol》期刊发表名为“Molecular-Level Contact of Graphene/Silver Nanowires through Simultaneous Dispersion for a Highly Stable Wearable Electrothermal Heater”的论文，研究提出一种可同时分散 AgNW 和石墨烯的新型多功能聚合物。这种聚合物增强了 AgNW 和石墨烯之间的分子级接触，进而抑制了氧化过程并降低了 AgNW 的接触电阻。这种多官能聚合物是使用具有二硫化物基团的苯乙烯磺酸盐共聚物制备的。这种聚合物能够自组装合成 AgNW 和石墨烯杂化物，允许通过静电排斥同时分散。

由于 AgNW 和石墨烯之间的分子级接触改善，AgNW 的氧化和焦耳热稳定性增加。此外，通过对所得分散体的简单真空过滤制造了湿的、独立的、混合导电膜。由于水溶性聚合物的类似水凝胶的特性，这种湿膜成功地附着在各种基材上，并由于其低薄层电阻而用作高性能加热元件。AgNW/石墨烯混合薄膜也被用作可穿戴电热加热器

图文导读

图1、示意图说明了使用多功能聚合物制造可连接和可穿戴的 AgNW/石墨烯混合加热器。

图2、PSSLGS 系统的结构特征

图3、a) PSSLGS 涂层 PI 薄膜在 0.5、1.0 和 1.5 V 的施加电压下的加热行为。

b) 各种柔性加热器的性能，包括本研究。

c) AgNW 薄膜的 SEM 图像，

d) 焦耳加热后的 AgNW 薄膜，

e) 在 85 °C 和 85% 的相对湿度下加热 7 天后的 AgNW 薄膜，

f ) PSSLGS 薄膜，

g) 焦耳加热后的 PSSLGS 薄膜，

h) 在 85 °C 和 85% 的相对湿度下加热 7 天后的 PSSLGS 薄膜。

图4、应用于 a) 玻璃小瓶、b) 塑料注射器、c) PI 薄膜和 d) 纤维素布的 PSSLGS 薄膜的可附加加热特性。PSSLGS 薄膜在 e) 折叠和 f) 粘贴在手套上的可穿戴设备应用。g) PSSLGS FSF 薄膜在各种基材上的毛细效应粘附机制的说明。

小结

总之，合成了一种含有二硫化物基团的新型多功能苯乙烯磺酸酯基共聚物，以制备用于可穿戴加热应用的石墨烯和 AgNW 水分散体的混合 PSSLGS 材料。PSSSLGS 薄膜表现出出色的稳定性，而制造的薄膜加热器在各种 3D 基板上表现出良好的可附着性能。获得的结果表明 PSSLGS 非常适用于可穿戴加热器中的应用。

文献：https://doi.org/10.1002/admt.202100177