Study of electrical properties and characterization of a metal-polymer conductor based on silver-containing nanowires

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The possibility of forming a conductive metal-polymer composite based on an array of intersecting silver-containing nanowires has been demonstrated. It has been determined that the electrical and mechanical characteristics of the composites depend both on the deposition time and on the ratio of the anode to cathode areas. The resulting metal-polymer composites had mechanical characteristics exceeding those of polymer track membranes made of polyethylene terephthalate. At the same time, with an increase in the ratio of anode to cathode areas and an increase in deposition time, the samples exhibit a decrease in the values of electrical conductivity (0.0025 Ω-1 – at 100 growth cycles, 0.0033 Ω-1 – at 50 cycles), strength (90 MPa – at 100 cycles, 99 MPa – at 50 cycles) and elastic modulus (4.7 GPa – at 100 cycles, 5.4 GPa – at 50 cycles). The data obtained indicate that conductive silver-containing nanowires can be reinforcing structures for conductive metal-polymer composites with high electrical conductivity values, promising for use in flexible electronics elements.

Full Text

Restricted Access

About the authors

D. V. Panov

NRC “Kurchatov Institute”

Author for correspondence.
Email: dggamer@mail.ru

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics

Russian Federation, Moscow

I. S. Volchkov

NRC “Kurchatov Institute”

Email: dggamer@mail.ru

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics

Russian Federation, Moscow

N. P. Kovalets

Moscow Pedagogical State University

Email: dggamer@mail.ru
Russian Federation, Moscow

P. L. Podkur

NRC “Kurchatov Institute”

Email: dggamer@mail.ru

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics

Russian Federation, Moscow

I. O. Koshelev

NRC “Kurchatov Institute”

Email: dggamer@mail.ru

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics

Russian Federation, Moscow

V. M. Kanevskiy

NRC “Kurchatov Institute”

Email: dggamer@mail.ru

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics

Russian Federation, Moscow

References

  1. Goki E., Fanchini G., Manish C. // Nature Nanotechnol. 2008. V. 3. P. 270. https://doi.org/10.1038/nnano.2008.83
  2. Ye S., Rathmell A.R., Chen Z. et al. // Adv. Mater. 2014. V. 26. P. 6670. https://doi.org/10.1002/adma.201402710
  3. Langley D., Giusti G., Mayousse C. et al. // Nanotechnology. 2013. V. 24. P. 452001. https://doi.org/10.1088/0957-4484/24/45/452001
  4. Hecht D.S., Hu L., Irvin G. // Adv Mater. 2011. V. 23. P. 1482. https://doi.org/10.1002/adma.201003188
  5. McCoul D., Hu W., Gao M. et al. // Adv. Electron. Mater. 2016. V. 2. P. 1500407. https://doi.org/10.1002/aelm.201500407
  6. Kumar A., Zhou P. // ACS Nano. 2010. V. 4. P. 11. https://doi.org/10.1021/nn901903b
  7. Mayousse C., Celle C., Moreau E. et al. // Nanotechnology. 2013. V. 24. P. 215501. https://doi.org/10.1088/0957-4484/24/21/215501
  8. Kwon J., Suh Y.D., Lee J. et al. // J. Mater. Chem. 2018. V. 6. P. 7445. https://doi.org/10.1039/c8tc01024b
  9. Celle C., Mayousse C., Moreau E. et al. // Nano Res. 2012. V. 5. P. 427. https://doi.org/10.1007/s12274-012-0225-2
  10. Jiu J., Suganuma K. // IEEE Trans. Components, Packaging Manufactur. Technol. 2016. V. 6. P. 1733. https://doi.org/10.1109/tcpmV.2016.2581829
  11. Lan W., Chen Y., Yang Z. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2017. V. 9. № 7. P. 6644. https://doi.org/10.1021/acsami.6b16853
  12. Kaikanov M., Amanzhulov B., Demeuova G. et al. // Nanomaterials (Basel). 2020. V. 10. P. 2153. https://doi.org/10.3390/nano10112153
  13. Kim Y.J., Kim G., Kim H.-K. // Metals. 2019. V. 9. P. 1073. https://doi.org/10.3390/met9101073
  14. Seo V.H., Lee S., Min K.H. et al. // Sci. Rep. 2016. V. 6. P. 29464. https://doi.org/10.1038/srep29464
  15. Pham S.H., Ferri A., Da A. et al. // Adv. Mater. Interfaces. 2022. V. 9. P. 2200019. https://doi.org/10.1002/admi.202200019
  16. Xu H., Shang H., Wang C., Du Y. // Adv. Funct. Mater. 2020. V. 30. P. 2000793. https://doi.org/10.1002/adfm.202000793
  17. Maisch P., Tam K., Lucera L. et al. // Org. Electron. 2016. V. 38. P. 139. https://doi.org/10.1016/j.orgel.2016.08.006
  18. Zhang L., Song V., Shi L. et al. // J. Nanostruct. Chem. 2021. V. 11. P. 323. https://doi.org/10.1007/s40097-021-00436-3
  19. Lee J., Lee P., Lee H. et al. // Nanoscale. 2012. V. 4. P. 6408. https://doi.org/10.1039/c2nr31254a
  20. Lee P., Lee J., Lee H. et al. // Adv. Mater. 2012. V. 24. P. 3326. https://doi.org/10.1002/adma.201200359
  21. Mitrofanov A.V., Apel P.Y., Blonskaya I.V. et al. // Tech. Phys. 2006. V. 51. P. 1229. https://doi.org/10.1134/S1063784206090209
  22. Doludenko I.M., Volchkov I.S., Turenko B.A. et al. // Mater. Chem. Phys. 2022. V. 287. P. 126285. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2022.126285
  23. Буркат Г.К. Электроосаждение драгоценных металлов. СПб.: Политехника, 2009. 21 с.
  24. Natter H., Hempelmann R. // J. Phys. Chem. 1996. V. 100. P. 19525. https://doi.org/10.1021/jp9617837
  25. Глинка Н.Л. Общая химия. М.: Интеграл-пресс, 2003. 727 c.
  26. Smits F.M. // Bell Syst. Tech. J. 1958. V. 37. P. 711.
  27. Акименко С.Н., Мамонова Т.И., Орелович О.Л. и др. // ВИНИТИ. Сер. Критические технологии. Мембраны. 2002. Т. 15. С. 21.
  28. Doludenko I.M. // Inorg. Mater.: Appl. Res. 2022. V. 13. P. 531. https://doi.org/10.1134/S2075113322020125
  29. Wakamoto K., Mochizuki Y., Otsuka V. et al. // Materials. 2020. V. 13. P. 4061. https://doi.org/10.3390/ma13184061

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. SEM image of a 100 nm diameter silver nanowire mesh after removal of the polymer track membrane.

Download (103KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Diagram of the anode location relative to the sample cutting zones.

Download (68KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. SEM image of a composite sample from the cross-sectional side (1) and the matrix plane (2).

Download (131KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Diffraction patterns of samples of the first (a) and second (b) series.

Download (367KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Dependences for the first (squares) and second (circles) composite samples on the ratio of the anode area to the cathode area O: a – tensile strength P, b – elastic modulus E, c – inverse resistance 1/R.

Download (145KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. SEM image of the first (a) and second (b) composite samples. Arrows indicate the lengths of the nanowires.

Download (243KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».