纳米银线的制备方法及包括该纳米银线的透明导电膜的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明是涉及透明导电材料，具体而言，本发明是有关于一种纳米银线（Silver Nanowires)的制备方法，以及包括该纳米银线的透明导电膜。
【背景技术】
[0002] 透明导电材料(例如透明导电膜）可以应用在许多产品上，如平面显示器、触控面 板以及太阳能电板等等的光电元件，因此其需求量越来越大。目前，透明导电材料以氧化铟 锡（indiumtin〇xide;IT0)为主。由于铟的价格高且供应受限，氧化铟锡薄膜的硬脆特性， 以及氧化铟锡薄膜所需的昂贵沉积设备及沉积条件，使得氧化铟锡薄膜的制造成本始终居 高不下。因此，如何获得成本低与制程稳定性高的透明导电膜，一直是商品化技术的重点。
[0003] 含有纳米银线的透明导电薄膜具有优异的导电与透光特性，同时可藉由涂布浓度 的调整使透明电极透光度达85%以上。若是能增加透明导电薄膜中的纳米银线的长径比， 透明导电薄膜的电阻有可能比100Q/ □还低。此外，亦可藉由控制银线长径比来有效地降 低含有纳米银线的透明导电薄膜的雾度。
【发明内容】
[0004] 因此，本发明的目的在于提供一种可以得到高产率及高品质的纳米银线的制备方 法。
[0005] 本发明的目的还在于提供一种制造成本低廉且制程稳定的透明导电膜，其包括上 述纳米银线。
[0006] 本发明的一方面在于提供一种纳米银线的制备方法，其包括下述各步骤。首先，分 别制备聚乙烯批咯烧酮（P〇lyvinylpyrrolidone;PVP)、氯化钠与硝酸银的乙二醇溶液。然 后加热所述PVP的乙二醇溶液至155-165°C，并维持温度直至反应完成。再加入所述氯化钠 的乙二醇溶液至PVP的乙二醇溶液中，以形成一混合溶液。接着，雾化所述硝酸银的乙二醇 溶液的液滴，以形成微米等级的雾滴，加入至所述混合溶液中，以形成一反应溶液，生成多 根纳米银线。最后，冷却所述反应溶液以终止反应，以及，从该反应溶液中分离和纯化出纳 米银线。
[0007] 依据本发明一实施例，上述雾化硝酸银的乙二醇溶液的液滴的方法为超音波震 荡。
[0008] 依据本发明另一实施例，上述超音波震荡的频率范围为25-120KHZ。
[0009] 依据本发明又一实施例，上述该超音波震荡的功率范围为1-7W。
[0010] 依据本发明再一实施例，上述这些雾滴的尺寸范围为20-80ilm。
[0011] 依据本发明再一实施例，上述硝酸银的乙二醇溶液的雾滴的添加速率为 3. 79X10_4-4. 66X10_3M/min。
[0012] 本发明的纳米银线可在不高于260°C的高温环境下应用。
[0013] 本发明还提供一种透明导电膜，包括前述的纳米银线。
[0014] 本发明的优点在于：本发明的纳米银线的制备方法是利用超音波震荡来雾化硝酸 银的液滴以及控制硝酸银的进料速率，因此可以得到高产率及高品质的纳米银线；与未经 超音波震荡处理的方法相比，本发明的方法可提高纳米银线产率与长径比；而且，本发明的 纳米银线在经过80°C以上的温度烘烤后，可以大幅增加其导电度，尤其在100-260°c范围 内进行热处理，可以让纳米银线的导电度增加至大于lOOOS/cm。此外，本发明的纳米银线的 制备方法对于降低现有技术的透明导电薄膜的制造成本，具有很大的助益。
[0015] 上述
【发明内容】
旨在提供本揭示内容的简化摘要，以使阅读者对本揭示内容具备基 本的理解。此
【发明内容】
并非本揭示内容的完整概述，且其用意并非在指出本发明实施例的 重要/关键元件或界定本发明的范围。在参阅下文实施方式后，本发明所属技术领域中具 有通常知识者当可轻易了解本发明的基本精神及其他发明目的，以及本发明所采用的技术 手段与实施方面。
【附图说明】
[0016] 为让本发明的下述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说 明如下：
[0017] 图1为滴加硝酸银的乙二醇溶液至含有其余试剂的混合溶液中的示意图；
[0018] 图2-7分别为对照例以及实施例2-6的扫描电子显微镜图；
[0019] 图8显示热处理温度对纳米银线导电度的影响；
[0020] 其中，符号说明：
[0021] 110:超音波震荡器 120:滴加器
[0022] 130 :硝酸银溶液 140 :液滴
[0023] 150:雾滴 160 :混合溶液。
【具体实施方式】
[0024] 依据上述，提供一种纳米银线的制备方法。此制备方法的纳米银线产率大于70%， 且纳米银线的长径比可高达400。在下面的叙述中，将会介绍上述的纳米银线的例示制造方 法。为了容易了解所述实施例之故，下面将会提供不少技术细节。当然，并不是所有的实施 例皆需要这些技术细节。同时，一些广为人知的结构或元件，仅会以示意的方式在附图中绘 出，以适当地简化附图内容。
[0025] 纳米银线的制备方法
[0026] 先分别制备聚乙烯批咯烧酮（Polyvinylpyrrolidone;PVP)的乙二醇溶液(文中 也称之为"PVP溶液")、氯化钠的乙二醇溶液(文中也称之为"氯化钠溶液")、与硝酸银的乙 二醇（ethyleneglycol)溶液(文中也称之为"硝酸银溶液")。上述PVP溶液的浓度范围为 0. 05 - 0. 5M。氯化钠溶液的浓度范围为2. 1X1(T4 - 1.OX1(T2M。上述硝酸银溶液的浓度范 围为 5.0X1(T4-0.03M。
[0027] 接着，加热PVP的乙二醇溶液至155_165°C，维持10-50分钟，以让PVP完全溶解。 然后，加入氯化钠的乙二醇溶液，持续加热10-30分钟，让氯化钠溶解。图1为滴加硝酸银 的乙二醇溶液至含有其余试剂（PVP和氯化钠）的混合溶液中的示意图。在图1中，使用加 装超音波震荡器110的滴加器120,让硝酸银的乙二醇银溶液130的液滴140雾化至微米尺 寸的雾滴150,再滴加至上述加热中含有其余试剂的混合溶液160中，进行搅拌。搅拌速率 为150-500rpm，硝酸银的乙二醇溶液的添加速率为3. 79X10_4-4. 66X10_3M/min。当所有的 硝酸银溶液添加完毕溶液颜色即为银灰色后，再反应〇. 5-2. 0小时，冷却所述反应溶液，反 应终止。
[0028] 接着，让终止反应后的反应溶液进行离心步骤（转速5000-10000rpm，离心时间为 10-60分钟），纳米银线沉积在离心管的底部。然后再利用滤膜（滤膜孔径0. 02-5ym)，去 除银微粒，即分离和纯化出所需的纳米银线。
[0029] 实施例1-2 :超音波频率对硝酸银溶液雾滴尺寸及对纳米银线生成的影响
[0030] 在此先探讨超音波在6. 2W的功率下，不同震荡频率（其中，以频率为0的作为对 照例）对硝酸银溶液雾滴尺寸及对纳米银线生成的影响为何。首先，先改变不同的超音波 震荡频率，以制造出不同尺寸的硝酸银溶液的液滴或雾滴。
[0031] 然后使用上述方法来合成纳米银线，其中PVP溶液的浓度为0. 15M，氯化钠溶液的 浓度为2. 1X10_3M，硝酸银溶液的浓度为0. 091M，且硝酸银溶液的添加速率为2. 45X10_3M/ min。其他反应参数还有反应温度为160±1°C，搅拌速率为200rpm。所得的结果请见下面 的表一。
[0032] 比较表一中的对照例、实施例1与实施例2可知，在反应过程中添加硝酸银溶液 时，若能先利用超音波震荡器来雾化硝酸银溶液的液滴，再滴加至含有其余试剂的混合溶 液中，不仅可以提升纳米银线长径比的数值，还可以增加产率。而比较实施例1与实施例2 可知，当超音波频率越大，硝酸银溶液的雾滴尺寸越小，则纳米银线的长径比越大，产率也 越_。
[0033] 表一：超音波频率对硝酸银溶液雾滴尺寸的影响
[0034]
【主权项】
1. 一种纳米银线的制备方法，该制备方法包括： 分别制备PVP的乙二醇溶液、氯化钠的乙二醇溶液、以及硝酸银的乙二醇溶液； 加热所述PVP的乙二醇溶液至155-165°c，并维持温度直至反应完成； 加入所述氯化钠的乙二醇溶液至所述PVP的乙二醇溶液中，以形成一混合溶液； 雾化所述硝酸银的乙二醇溶液的液滴，以形成微米等级的雾滴； 加入所述雾滴至所述混合溶液中，以形成一反应溶液，生成多根纳米银线； 冷却所述反应溶液；以及 从所述反应溶液中分离和纯化所述纳米银线。
2. 如权利要求1所述的纳米银线的制备方法，其中雾化所述硝酸银的乙二醇溶液的液 滴的方法为超音波震荡。
3. 如权利要求2所述的纳米银线的制备方法，其中所述超音波震荡的频率范围为 25-120KHZ。
4. 如权利要求2所述的纳米银线的制备方法，其中所述超音波震荡的功率范围为 1-7W。
5. 如权利要求1所述的纳米银线的制备方法，其中所述微米等级的雾滴的尺寸范围为 20-80 μ m。
6. 如权利要求1所述的纳米银线的制备方法，其中在加入所述雾滴至所述混合溶液的 步骤中，所述硝酸银的乙二醇溶液的雾滴的添加速率为添加3. 79X 10_4-4. 66X 10_3M/min。
7. -种透明导电膜，包括权利要求1-6之一任一项权利要求所述的纳米银线的制备方 法所制得的纳米银线。
【专利摘要】本发明涉及一种纳米银线的制备方法。利用超音波震荡来雾化硝酸银的乙二醇溶液的液滴后，再加入至含有聚乙烯吡咯烷酮与氯化钠的加热乙二醇溶液，生成纳米银线。与未经超音波震荡处理的方法相比，上述方法可提高纳米银线产率与长径比。本发明还涉及包括该纳米银线的透明导电膜。
【IPC分类】C30B29-02, C30B29-62, C22B11-00, B22F9-24, H01B1-02
【公开号】CN104550996
【申请号】CN201310545412
【发明人】李晓燕, 林瑞基, 杨佩芬, 吴定宇, 徐翊翔
【申请人】财团法人纺织产业综合研究所
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年11月6日
【公告号】US20150107412