§ 瀏覽學位論文書目資料
  
系統識別號 U0002-0308201513355000
DOI 10.6846/TKU.2015.00092
論文名稱(中文) 奈米銀線的製造與性質探討
論文名稱(英文) Manufacture and property of silver nanowire
第三語言論文名稱
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中文) 機械與機電工程學系碩士班
系所名稱(英文) Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering
外國學位學校名稱
外國學位學院名稱
外國學位研究所名稱
學年度 103
學期 2
出版年 104
研究生(中文) 江一峯
研究生(英文) Yi-Feng Chiang
學號 602370040
學位類別 碩士
語言別 繁體中文
第二語言別
口試日期 2015-07-06
論文頁數 73頁
口試委員 指導教授 - 林清彬
委員 - 蔡有仁
委員 - 劉昭華
關鍵字(中) 氯化銀
奈米銀線
動力學
活化能
偏氫氧化鋁
關鍵字(英) silver chloride
silver nanowire
kinetics
activation energy
aluminum hydroxide oxide
第三語言關鍵字
學科別分類
中文摘要
本研究提出一種新穎的奈米銀線製作方法,利用UV光照射後的氯化銀作為晶種,藉由多元醇合成法在120℃、130℃、140℃、150℃及160℃溫度下成功製造出奈米銀線,並探討在不同反應溫度下,奈米銀線長度與時間之成長動力學,在120℃到150℃的動力學是由Fick’s擴散機制及Case II界面擴散所控制,其中Fick’s擴散控制所需活化能約192kJ⁄mol,Case II界面控制所需活化能約50kJ⁄mol,在160℃動力學是由Fick’s擴散機制所控制。另外,本研究藉由加工崁入技術製得偏氫氧化鋁/奈米銀線複合薄膜,經一段時間時效後,奈米銀線與擴散進入複合薄膜的水氣反應成銀離子後,擴散進入偏氫氧化鋁基材中形成偏氫氧化鋁∕銀的奈米複合薄膜。
英文摘要
This study proposes a novel method of fabricating silver nanowires. Silver nanowires were successfully produced at 120℃, 130℃, 140℃, 150℃and 160℃ by polyol method that used silver chloride which was UV irradiated as the seed. Moreover, the relation of the kinetic energy growth among different reaction temperatures , the length of sliver nanowires and reaction time was discussed. The kinetic energy growth between 120℃ and 150℃ was controlled from Fick's diffusion mechanism and interface diffusionin Case II. Among them, the activation energy of Fick's diffusion controlled was about 192 kJ⁄mol, and the activation energy of interface controlled was about 50 kJ⁄mol. Furthermore, this study manufactured aluminium hydroxide oxide/silver nanowire nanocomposite film by embedded process. After aging a period of time, the silver nanowires combined with water which diffused into nanocomposite and then changed to silver ion. And the silver ion diffused into aluminium hydroxide oxide substrate to make the aluminium hydroxide oxide/silver nanocomposite film.
第三語言摘要
論文目次
總目錄
第1章	導論	1
1.1	前言	1
1.2	文獻回顧	3
1.2.1	奈米銀線介紹	3
1.2.2	奈米銀線的製備方法	4
1.2.2.1	模板合成法	4
1.2.2.2	晶種合成法	7
1.2.2.3	多元醇合成法	9
1.2.3	奈米銀∕氫氧化鋁奈米複合材料	12
1.3	研究動機	15
第2章	實驗設計	16
2.1	實驗材料與設備	16
2.1.1	實驗材料	16
2.1.2	實驗設備	17
2.2	實驗步驟	19
2.2.1	氯化銀顆粒的製作	19
2.2.2	奈米銀線的製作	19
2.2.3	奈米銀線∕偏氫氧化鋁複合薄膜製作	20
2.3	設備介紹與顯微結構觀察	21
2.3.1	穿透式電子顯微鏡(TEM)	21
2.3.2	共軛焦顯微鏡	21
2.3.3	場發射槍掃描式電子顯微鏡(FE-SEM)	21
第3章	結果與討論	23
3.1	奈米銀線成長機制	23
3.2	奈米銀線成長動力學	29
3.3	偏氫氧化鋁∕奈米銀線複合薄膜之時效	46
第4章	結論	69
第5章	參考文獻	70
圖目錄
圖1 1固態的銀以金屬鍵鍵結在一起,價電子形成電子雲圍繞在離子核周遭[18]	4
圖1 2(a)AAO模板的AFM圖(b)AAO模板橫截面的FE-SEM圖[10]	6
圖1 3 AAO模板部份溶解的奈米銀線陣列FE-SEM圖(a)上視圖(b)橫截面[10]	6
圖1 4 AAO模板溶解後的奈米銀線陣列SEM圖(a)上視圖(b)放大圖(c)橫截面(d)較短的奈米銀線圖[11]	7
圖1 5實驗步驟示意圖:通過銀晶種生成奈米銀線過程[13]	8
圖1 6由銀核成長至奈米銀線[19]	10
圖1 7實驗步驟示意圖:藉由多元醇法透過鉑晶種生成奈米銀線過程[16]	11
圖1 8藉由多元醇法生成奈米銀線中,加入銅鹽的作用反應[17]	12
圖1 9奈米銀顆粒於氫氧化鋁的複合過程[20]	14
圖3 1在160℃的環境下使用多元合成法製造的銀晶核之TEM圖	25
圖3 2在160℃的環境下使用多元合成法製造的銀晶核持續成長之TEM圖	26
圖3 3雙五面體(five-twinned)結構的銀晶種之TEM圖	26
圖3 4因PVP分子的影響下導致銀晶核呈現非等方向性成長之TEM圖	27
圖3 5 在160℃下反應成長的奈米銀線TEM圖,奈米銀線被保護劑(PVP)包覆住,銀離子擴散時受阻使銀晶種成非等向性成長之	27
圖3 6 在160℃下反應成長的奈米銀線在{1 0 0}面受PVP包覆的TEM圖	28
圖3 7 在160℃環境下製作的奈米銀線TEM圖	28
圖3 8 為160℃環境下奈米銀線在(a)1分鐘之TEM圖(b)4分鐘(c)10分鐘;(d)20分鐘;(e)40分鐘;(f)80分鐘;(g)160分鐘;(h)320分鐘的成長變化之LSCM圖	31
圖3 9 為150℃環境下奈米銀線在(a)1分鐘之TEM圖(b)4分鐘(c)10分鐘;(d)20分鐘;(e)30分鐘;(f)40分鐘;(g)80分鐘;(h)160分鐘;(i)320分鐘的成長變化之LSCM圖	32
圖3 10為140℃環境下奈米銀線在(a)1分鐘之TEM圖;(b)4分鐘;(c)10分鐘;(d)20分鐘;(e)30分鐘;(f)40分鐘;(g)80分鐘;(h)160分鐘;(i)320分鐘的成長變化之LSCM圖	34
圖3 11為130℃環境下奈米銀線在(a)1分鐘之TEM圖;(b)4分鐘;(c)10分鐘;(d)20分鐘;(e)30分鐘;(f)40分鐘;(g)50分鐘;(h)60分鐘;(i)70分鐘;(j)80分鐘;(k)160分鐘;(l)320分鐘的成長變化之LSCM圖	36
圖3 12為120℃環境下奈米銀線在(a)1分鐘之TEM圖;(b)4分鐘;(c)10分鐘;(d)20分鐘;(e)40分鐘;(f)50分鐘;(g)60分鐘;(h)70分鐘;(i)80分鐘;(j)160分鐘;(k)320分鐘的成長變化之LSCM圖	38
圖3 13奈米銀線成長曲線圖	39
圖3 14奈米銀線於溫度(a)120℃;(b)130℃;(c)140℃;(d)150℃下生長	44
圖3 15多元醇合成法成長奈米銀線之成長曲線區域Ⅰ,平均長度對時間 之變化曲線配合圖	45
圖3 16奈米銀線平均線長成長之Arrhenius圖	45
圖3 17為奈米銀線與鋁片加工後在室溫下靜置(a)1天;(b)23天;(c)44天;(d)52天;(e)65天的FE-SEM圖,	51
圖3 18在室內金屬鋁與奈米銀線電化學腐蝕反應示意圖	52
圖3 19擴散頸縮(Diffusion Necking)示意圖	52
圖3 20奈米銀線退火處理後之TEM圖(a)受熱時間短(b)受熱時間長	53
圖3 21奈米銀線與鋁片加工後靜置1天的FE-SEM圖,較平區域為加工區,可發現沒有電化學腐蝕反應	54
圖3 22為奈米銀線與鋁片加工後靜置23天之FE-SEM圖(a)加工區;(b)非加工區;(c)明顯分辨加工區與非加工區之界面;(d)為  圖(c)放大圖	57
圖3 23為奈米銀線與鋁片加工後靜置44天之FE-SEM圖(a)左邊為加工區,右邊為非加工區;(b)為圖(a)放大圖;(c)為圖(b)放大圖;(d)鋁片剖斷面;(e)為圖(d)方大圖	61
圖3 24為奈米銀線與鋁片加工後靜置52天之FE-SEM圖(a)兩邊為加工區,中間為非加工區;(b)非加工區的氫氧化鋁晶粒增長;(c)奈米銀線逐漸擴散進入鋁片;(d)為圖(c)放大圖	64
圖3 25為奈米銀線與鋁片加工後靜置65天之FE-SEM圖(a)氫氧化鋁晶粒破裂;(b)為圖(a)放大圖;(c)受水氣影響的氧化鋁層;(d)加工區表面破裂	67
圖3 26奈米銀線加工後TEM圖(a)受加工變形的奈米銀線;(b)為圖(a)放大圖	68
參考文獻
[1]Lewis, B. G., and Paine, D. C., “ Applications and processing of transparent conducting oxides ” , Mrs Bulletin 25 (08) (2000) pp.22-27
[2]Wu, Z., Chen, Z., Du, X., Logan, J. M., Sippel, J., Nikolou, M., andRinzler, A. G., “ Transparent, conductivecarbon nanotube films ”, Science 305 (5688) (2004) pp.1273-1276
[3]Liu, C. H., and Yu, X., “ Silver nanowire-based transparent, flexible, and conductive thin film ” , Nanoscale Res. Lett 6 (1) (2011) pp.75
[4]Kim, K. S., Zhao, Y., Jang, H., Lee, S. Y., Kim, J. M., Kim, K. S., and Hong, B. H., “ Large-scale pattern growth of graphene films for stretchable transparent electrodes ” , Nature 457 (7230) (2009) pp.706-710
[5]Hecht, D. S., Hu, L., and Irvin, G., “ Emerging transparent electrodes based on thin films of carbon nanotubes, graphene, and metallic nanostructures ” , Advanced Materials 23 (13) (2011) pp.1482-1513
[6]Murphy, C. J., and Jana, N. R., “ Controlling the aspect ratio of inorganic nanorods and nanowires ” , Advanced Materials 14 (1) (2002) pp.80-82
[7]De, S., Higgins, T. M., Lyons, P. E., Doherty, E. M., Nirmalraj, P. N., Blau, W. J.,and Coleman, J. N., “ Silver nanowire networks as flexible, transparent, conducting films: extremely high DC to optical conductivity ratios ” , ACSnano 3 (7) (2009) pp.1767-1774
[8]Hu, L., Kim, H. S., Lee, J. Y., Peumans, P., and Cui, Y., “ Scalable coating and properties of transparent, flexible, silver nanowire electrodes ” , ACS nano 4 (5) (2010) pp.2955-2963
[9]	Lee, P., Lee, J., Lee, H., Yeo, J., Hong, S., Nam, K. H.,andKo, S.H., “ Highly stretchable and highly conductive metal electrode by very long metal nanowire percolation network ” , Advanced Materials 24 (25) (2012) pp.3326-3332
[10]Sun, X. Y., Xu, F. Q., Li, Z. M., and Zhang, W. H., “ Cyclic voltammetry for the fabrication of high dense silver nanowire arrays with the assistance of AAO template ” , Materials Chemistry and Physics 90 (1) (2005) pp.69-72
[11]Sun, B., Jiang, X., Dai, S., and Du, Z., “ Single-crystal silver nanowires: preparation and surface-enhanced Raman scattering (SERS) property ” , Materials Letters 63 (29) (2009) pp.2570-2573
[12]Riveros, G., Green, S., Cortes, A., Gomez, H., Marotti, R. E., and Dalchiele, E. A., “ Silver nanowire arrays electrochemically grown into nanoporous anodic aluminatemplates ” , Nanotechnology 17 (2) (2006) pp.561-570
[13]Jana, N. R., Gearheart, L., and Murphy, C. J., “ Wet chemical synthesis of silver nanorods and nanowires of controllable aspect ratioElectronic supplementary information (ESI) available: UV–VIS spectra of silvernanorods ” , Chemical Communications (7) (2001) pp.617-618
[14]Pietrobon, B., McEachran, M., andKitaev, V., “ Synthesis of size-controlled faceted pentagonal silver nanorods with tunable plasmonic properties and self-assembly of these nanorods ” , ACS nano 3 (1) (2008) pp.21-26
[15]Sun, Y., and Xia, Y., “ Large-scale synthesis of uniform silver nanowires through a soft, self-seeding, polyol process ” , Advanced Materials 14 (11) (2002) pp.3326-3332
[16]Sun, Y., Yin, Y., Mayers, B. T., Herricks, T., and Xia, Y., “ Uniform silver nanowires synthesis by reducing AgNO3 with ethylene glycol in the presence of seeds and poly (vinyl pyrrolidone) ” , Chemistry of Materials 14 (11) (2002) pp.4736-4745
[17]Korte, K. E., Skrabalak, S. E., and Xia, Y., “ Rapid synthesis of silver nanowires through a CuCl-or CuCl2-mediated polyolprocess ” , J. Mater. Chem. 18 (4) (2008) pp.437-441
[18]The Science and Design of Engineering Materials, 2nd Edition, 1999.
[19]Tang, X., and Tsuji, M., “ Syntheses of silver nanowires in liquid phase ” , INTECH Open Access Publisher . (2010)
[20]Seo, Y. I., Lee, Y. J., Kim, D. G., Lee, K. H., and Do Kim, Y., “ Fabrication of Ag/Al (OH) 3 mesoporous nanocomposite film ” , Microporous and Mesoporous Materials 139 (1) (2011) pp.211-215.
[21]Seo, Y. I., Hong, K. H., Kim, S. H., Chang, D., Lee, K. H., and Do Kim, Y. , “ Removal of bacterial pathogen from wastewater using Al filter with Ag-containing nanocomposite film by in situ dispersion involving polyol process ” , Journal of hazardous materials 227 (2012) pp.469-473.
[22]Cavaliere, E., De Cesari, S., Landini, G., Riccobono, E., Pallecchi, L., Rossolini, G. M., and Gavioli, L., “ Highly bactericidal Ag nanoparticle films obtained by cluster beam deposition ” , Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine 11 (6) (2015) pp.1417–1423
[23]Zhuo, Y., Sun, W., Dong, L., and Chu, Y., “ Surfactant-assisted synthesis of Ag nanostructures and their self-assembled films on copper and aluminum substrate ” , Applied Surface Science 257 (24) (2011) pp.10395-10401.
[24]Toimil-Molares, M. E., “ Characterization and properties of micro-and nanowires of controlled size, composition, and geometry fabricated by electrodeposition and ion-track technology ” , Beilstein journal of nanotechnology 3(1) (2012) pp.860-883.
[25]Pan, H., Ko, S. H., and Grigoropoulos, C. P., “ The solid-state neck growth mechanisms in low energy laser sintering of gold nanoparticles: a molecular dynamics simulation study ”,Journal of Heat Transfer 130(9) (2008) 092404 pp.1-8
論文全文使用權限
校內
紙本論文於授權書繳交後2年公開
同意電子論文全文授權校園內公開
校內電子論文於授權書繳交後2年公開
校外
同意授權
校外電子論文於授權書繳交後2年公開

如有問題,歡迎洽詢!
圖書館數位資訊組 (02)2621-5656 轉 2487 或 來信