Optimized silver nanowire networks for transparent smart devices
Transparan akıllı cihazlar için optimize edilmiş gümüş nanotel ağları
- Tez No: 824671
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN, DOÇ. DR. SİMGE ÇINAR AYGÜN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 143
Özet
Şeffaf iletken elektrotlar arasında, ince film oksitler diğer tüm malzemeler arasında öncelikli bir konumdadır. Özellikle indiyum kalay oksit (ITO), en yaygın kullanılan malzeme olarak birçok uygulamada kullanılmıştır. Bununla birlikte, ITO'nun oksit yapısından kaynaklanan gevrekliği ve indiyumun yüksek fiyatı ve az bulunurluğu, ITO'nun yerine alternatif malzemelerin araştırılmasını gerekli kılmıştır. Literatürde, grafen, karbon nanotüpler (CNT'ler), iletken polimerler, metal ağlar ve metalik nanoteller gibi malzemeler ITO'nun yerine önerilmiştir. Metalik nanoteller arasında gümüş nanoteller (Ag NW'ler), ITO'nun yerine kullanmak için en güçlü aday olarak öne çıkmıştır. AgNW'lerin etkili kullanımı önündeki bir engel, iki nanotelin arasındaki bağlantı direncidir. Bu problem, Ag NW'leri çevreleyen polivinil pirolidon (PVP) tabakasından dolayı elektron iletiminin zorlaşmasından kaynaklanmaktadır. Yapılan birtakım çalışma, nanotelleri birbirine kaynaklayarak bu sorunu çözmeye çalışmıştır. Bazı çalışmalar, nanotellerin yüzeyini PVP'den arındırma üzerinedir. Ancak yapılmış olan bütün çalışmalarda, kullanılan Ag NW'lerin uzunluk, çap, PVP kalınlığı ve yüzeye kaplama yöntemleri farklıdır. Bu tezde, literatürden taranan ve özgünce geliştirilen farklı amaçlara yönelik üretim sonrası işlemler aynı sentez ve kaplama yöntemi ile üretilmiş Ag NW ağlarına uygulanmıştır. Bu şekilde, uygulanmış olan işlemlerin tek tip Ag NW'ler üzerindeki etkinliği analiz edilmiştir. İki en etkili yöntemi birleştirerek, 11.4 Ω/sq yüzey direnci, %90 optik transmitans ve 305 optoelektronik performans (FoM) elde edilmiştir. Optimize edilmiş Ag NW ağları, önce şeffaf sıvı-katı arayüz triboelektrik nanojeneratöründe (TENG) akım toplayıcı tabaka olarak kullanılmıştır. TENG cihazı, su damlacıkları ve Ag NW'ler üzerine kaplanmış olan PDMS tabakası arasındaki yüzey elektrifikasyonu ile triboelektrik sinyal oluşturmuştur. Elde edilen çıktı, su damlacıklarının pH değeri ve kimyasal derişimini algılamak için sensör olarak kullanılmıştır. Sensör ayrıca, Ag NW'ler ile üretilmiş bir ince film ısıtıcıyı etkinleştirmek için kullanılmıştır. Ayrıca, Ag NW'ler şeffaf iletken tabakaları olarak elektrokromik cihazlarda (ECD'ler) kullanılmıştır. WO3, WOx ve NiO nanoparçacıkları sentezlenmiş ve elektrokromik tabakalar olarak kullanılmıştır. WOx filmlerinin elektrokimyasal ölçümleri sonucu, yüksek optik kontrast ve renklenme etkinliği elde edilmiştir. Bulgular, Ag NW'lerin transparan elektrot gerektiren modern uygulamalarda çok yönlülüğünü göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In the realm of transparent conductors, transparent conducting oxides have been chief among all materials. Specifically, indium tin oxide (ITO) has reigned for a long time, seen use in many applications. However, the scarcity of indium in the Earth's crust and the innate brittleness of ITO arising from its oxide nature necessitates development of alternatives. Throughout the years, materials such as graphene, carbon nanotubes (CNTs), conductive polymers, metal meshes and metallic nanowires have been proposed as alternatives. Among metallic nanowires, silver nanowire (Ag NW) networks emerged as the strongest candidate to replace ITO. One aspect that needs to be resolved, though, is the junction resistance between two nanowires. The problem stems from the polyvinyl pyrrolidone (PVP) capping agent surrounding Ag NWs. Many researchers tried to tackle this issue by welding the nanowires together using a variety of ways. Some works were concerned with cleaning the nanowires' surface. Yet in all the works, the Ag NWs used had widely different properties such as length, diameter, PVP thickness, and network deposition methods. In this thesis, treatments with different aims, taken from the literature, were developed in-house and later applied to the same batch of Ag NWs. The realization of the effects of all reported treatments on one type of nanowires was facilitated by this approach. The two most effective methods were combined in reaching a sheet resistance of 11.4 Ω/sq, optical transmittance of 90%, and optical figure of merit (FoM) of 305. The optimized Ag NW network was first used as a current collector layer in a transparent liquid-solid interface triboelectric nanogenerator (TENG). The TENG exploited the electrification between incident water droplets and the PDMS overcoat on the Ag NWs. The generated electrical output was utilized in sensing the pH and chemical concentration of the water droplets. The device was also used as a switch to activate an Ag NW-based thin film heater. Secondly, the Ag NWs were implemented in electrochromic devices (ECDs) as the transparent conductors. WO3, WOx, and NiO nanoparticles were used as the electrochromic layers. WOx films provided high optical contrast and coloration efficiency. These findings display the versatility of Ag NWs in state-of-the-art applications.
Benzer Tezler
- Optimization of nanoparticle arrays to design efficient couplers for plasmonic nanowire networks
Plazmonik nanotel iletim ağlarında kullanılabilecek etkin bağlaştırıcı tasarımları için nanoparçacık dizisi optimizasyonları
AŞKIN ALTINOKLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR SALİH ERGÜL
- Photocurrent generation in low dimensional nanomaterials
Düşük boyutlu malzemelerde fotoakım üretimi
MOHAMMADALI RAZEGHI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ TALİP SERKAN KASIRGA
- Giyilebilir fotovoltaik tekstil geliştirilmesi ve elektro optik analizi
Development of wearable photovoltaic textile and electro optical analysis
BUKET TURAK TACER
Doktora
Türkçe
2022
EnerjiIsparta Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REŞAT SELBAŞ
PROF. DR. AYŞE BEDELOĞLU
- Development of amperometric cholinesterase biosensors based on a conducting polymer for detection of anti-dementia drugs and pesticides
Anti demans ilaçları ve bazı pestisitlerin tayini için iletken polimer tabanlı amperometrik kolinesteraz biosensorleri
JANSET TURAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT KAMİL TOPPARE
PROF. DR. NECATİ ÖZKAN
- Production and characterization of multilayered one dimensional plasmonic nanowires
Çok katmanlı tek boyutlu plazmonik nanotellerin üretimi ve incelenmesi
EZGİ AYGÜN
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPAN BEK
DOÇ. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN