一种银纳米线透明导电薄膜及其制备方法和应用与流程

本发明涉及柔性导电材料
技术领域：
，特别是涉及一种银纳米线透明导电薄膜及其制备方法和应用。
背景技术：
：柔性透明导电薄膜是许多电子和光电子器件的重要组成部分，如显示器屏幕、电子皮肤和太阳能电池等。近年来，随着触控电子产品的广泛普及以及对触控屏技术日益提高的要求，人们对透明导电薄膜的需求和要求越来越高。传统的氧化锢锡(ito)材料由于资源短缺、柔韧性差、折射率高、制造工艺复杂、能耗高等问题，已经无法进一步满足新一代触控技术的发展要求，寻找新的替代材料显得尤为必要。性能优异、柔性且环境友好型的透明导电材料的市场增量空间巨大。目前，研究最广泛的柔性电极为银纳米线透明导电薄膜，作为柔弹性基底的材料为聚碳酸酯。银纳米线由于其优异的光电性能，制备工艺成本低，且其与柔性衬底具有良好的相容性，优良的机械性能和弯曲性能成为透明导电层ito薄膜的最佳替代品。目前，柔性银纳米线薄膜制备方法主要采用直接柔性基材表面涂覆银纳米线分散液。制得的银纳米线透明导电膜与基底附着性不稳定、导电性差，导致导电性能不稳定。究其原因，一是透明导电薄膜上银纳米线之间的粘结性较弱，二是由于基底膜材料与银纳米线之间形成的物理与化学相互作用都非常弱，致使柔性银纳米线透明导电膜的性能较差。所以找到一种强健柔性基底银纳米线透明导电薄膜的制备方法对改善柔性银纳米线的导电性具有重要的研宄价值。技术实现要素：本发明的目的是针对现有技术中银纳米线透明导电膜与基底附着性不稳定，导致导电性差、导电性能不稳定的缺陷，而提供一种银纳米线透明导电薄膜的制备方法，在离型膜的保护下，经高温加压处理后，银纳米线间紧密连接且银纳米线与柔性基底之间紧密连接，降低了银纳米线间节点连接电阻，从而提高了银纳米线柔性透明导电薄膜的透光率和导电性，并降低了其雾度。本发明的另一个目的，是提供一种银纳米线透明导电薄膜。本发明的另一个目的，是提供一种银纳米线透明导电薄膜在电子器件和/或光电子器件中的应用。为实现本发明的目的所采用的技术方案是：一种银纳米线透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：步骤1：在柔性基底上涂覆银纳米线分散液，加热烘干，所述银纳米线分散液在所述柔性基底表面固化成银纳米线薄膜；步骤2：在步骤1所得的银纳米线薄膜上通过加压加温贴合离型膜，得到有离型膜保护的银纳米线透明导电薄膜。在上述技术方案中，步骤1中，所述柔性基底包括聚对苯二甲酸乙二酯膜、聚碳酸酯膜、聚酰亚胺膜、聚醚酰亚胺膜、聚丙烯己二酯膜和聚丙烯膜中的一种。在上述技术方案中，所述银纳米线分散液包含银线、溶剂和添加剂，其中所述银线含量为0.5-10mg/ml，所述添加剂质量为所述溶剂质量的0.05-2％。在上述技术方案中，所述溶剂为水、乙酸乙酯、乙醇或异丙醇的一种或任意比例混合；所述银线直径15-25nm，长度20-30um；所述添加剂为羟丙基纤维素、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯吡咯烷酮中的一种或任意比例混合。在上述技术方案中，涂覆方法为旋涂、喷涂、刮涂或狭缝挤出，涂覆次数为1-5次，所得银纳米线薄膜厚度为100-600nm；所述加热烘干固化成膜条件为80-200℃下，加热烘干2-30min。在上述技术方案中，步骤2中，所述加压加温贴合条件为在压力0.05-3mpa，温度50-150℃下，保压时间1-30s，优选在压力0.2-0.8mpa，温度50-150℃下，保压时间1-30s。在上述技术方案中，步骤2中，所述离型膜为聚4-甲基戊烯基离型膜、聚对苯二甲酸乙二酯基离型膜、聚丙烯基离型膜和聚醚酰亚胺基离型膜中的一种。本发明的另一方面，上述制备方法制备的银纳米线透明导电薄膜，所述离型膜与银纳米线透明导电薄膜之间的剥离力为3-20g。在上述技术方案中，剥去离型膜后，所述银纳米线透明导电薄膜的透光率为92.8％-94.5％，雾度为0.7％-0.9％，方阻为40-47ω/sq。本发明的另一方面，上述银纳米线透明导电薄膜在电子器件和/或光电子器件中的应用。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1.本发明提供的银纳米线柔性透明导电薄膜，包括柔性基底及涂覆在其表面的银纳米线薄膜，在离型膜的保护下，经高温加压处理后，银纳米线间紧密连接且银纳米线与柔性基底之间紧密连接，降低了银纳米线间节点连接电阻，从而提高了银纳米线柔性透明导电薄膜的导电性能。2.本发明提供的银纳米线柔性透明导电薄膜，选用直径较小的银纳米线，从而提高了银纳米线柔性透明导电薄膜的透光率并降低了其雾度。附图说明图1所示为实施例1中步骤1所得银纳米线透明导电薄膜的扫描电镜图；图2所示为实施例1中步骤2所得银纳米线透明导电薄膜的扫描电镜图。具体实施方式以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。在以下实施例中，所用试剂信息如下表所示：材料名称化学式纯度生产单位聚对苯二甲酸乙二酯膜[coc6h4cooch2ch2o]n\帝人集团聚丙烯膜[ch2chch3]n帝人集团聚4-甲基戊烯膜[c6h12]n三井化学株式会社聚乙烯膜[c2h4]n四川龙华光电薄膜有限公司聚醚酰亚胺膜[c39h30n2o6]nsabic聚4-甲基戊烯基离型膜[c6h12]n三井化学株式会社聚对苯二甲酸乙二酯基离型膜[coc6h4cooch2ch2o]n\帝人集团聚丙烯基离型膜[ch2chch3]n帝人集团聚醚酰亚胺基离型膜[c39h30n2o6]n新纶科技银纳米线分散液混合物\本公司超纯水h2o分析纯本公司生产乙醇c2h5oh分析纯国药集团化学试剂有限公司异丙醇(ch3)2choh分析纯国药集团化学试剂有限公司羟丙基纤维素(c36h70o19)n分析纯国药集团化学试剂有限公司十二烷基苯磺酸钠c18h29nao3s分析纯国药集团化学试剂有限公司十六烷基三甲基溴化铵c19h42brn分析纯国药集团化学试剂有限公司聚乙烯吡咯烷酮(c6h9no)n分析纯国药集团化学试剂有限公司所用实验仪器信息如下表：名称规格厂家涂布机hd-300深圳浩能科技股份有限公司超纯水仪1815a上海叶拓仪器仪表有限公司四探针测试仪rst-8广州四探针科技有限公司紫外可见分光光度计agilentcary60安捷伦科技(中国)有限公司旋涂仪kw-4b北京赛德凯斯电子有限责任公司扫描电子显微镜verios460lfei公司lab6透射显微镜tecnaig2spirittwinfei公司实施例1一种银纳米线透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：步骤1：以聚对苯二甲酸乙二酯膜(帝人集团)作为柔性基底，在其上通过旋涂一次的方式涂覆银纳米线分散液，所述银纳米线分散液包含银线、溶剂和添加剂，所述银纳米线分散液中溶剂为超纯水，添加剂为羟丙基纤维素，添加剂的添加量为水质量的0.8％，所述银纳米线分散液中银线直径15-25nm，长度20-30um，浓度10mg/ml。涂覆完成之后在110℃下加热20min加热烘干，所述银纳米线分散液在所述柔性基底表面固化成银纳米线薄膜；步骤2：在步骤1所得的银纳米线薄膜上放置聚4-甲基戊烯基离型膜，在压力0.8mpa、温度140℃下保压时间5s，获得聚4-甲基戊烯型的离型膜保护的银纳米线透明导电薄膜。图1所示为步骤1所得银纳米线薄膜在柔性基底上的扫描电镜图，银纳米线之间粘结力较弱、银纳米线和柔性基底之间粘结作用较弱。图2所示为经过步骤2中高温加压处理后所得的离型膜保护的银纳米线透明导电薄膜在撕下离型膜之后的扫描电镜图。从图中可以看出，相比于图1，银纳米线之间紧密连接、银纳米线和柔性基材之间紧密连接，降低银纳米线间结点电阻，增加银纳米线导电性，降低薄膜的方阻剥去离型膜，测试所得柔性基底银纳米线透明导电薄膜使用透光率雾度测试仪(型号：eel570，广州尚准仪器有限公司)，选用光源波长550nm测试透光率92.8％，雾度0.9％；将柔性基底银纳米线透明导电薄膜制膜成大小5cm*5cm，使用四探针测试仪测试方阻45ω/sq。实施例2一种银纳米线透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：步骤1：以聚丙烯膜作为柔性基底，在其上通过刮涂一次的方式涂覆银纳米线分散液，所述银纳米线分散液包含银线、溶剂和添加剂，所述银纳米线分散液中溶剂为异丙醇，添加剂为聚乙烯吡咯烷酮，添加剂的添加量为溶剂质量的0.5％，所述银纳米线分散液中银线直径15-25nm，长度20-30um，浓度6mg/ml。涂覆完成之后在120℃下加热15min，加热烘干，所述银纳米线分散液在所述柔性基底表面固化成银纳米线薄膜；步骤2：在步骤1所得的银纳米线薄膜上放置聚对苯二甲酸乙二酯基离型膜，在压力0.5mpa、温度110℃下保压时间20s，获得聚对苯二甲酸乙二酯离型膜保护的银纳米线透明导电薄膜。剥去离型膜，应用与实施例1相同的方法，测试其透光率93.1％，雾度0.8％，方阻42ω/sq。实施例3一种银纳米线透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：步骤1：以聚酰亚胺膜作为柔性基底，在其上涂覆银纳米线分散液，所述银纳米线分散液包含银线、溶剂和添加剂，所述银纳米线分散液中溶剂为乙醇，添加剂为十二烷基苯磺酸钠，添加剂的添加量为溶剂质量的0.3％，所述银纳米线分散液中银线直径15-25nm，长度20-30um，浓度2mg/ml。涂覆方式为喷涂3次，每次喷涂后在100℃下加热10min，加热烘干，所述银纳米线分散液在所述柔性基底表面固化成银纳米线薄膜；步骤2：在步骤1所得的银纳米线薄膜上放置聚对苯二甲酸乙二酯基离型膜，在压力0.4mpa、温度105℃下保压时间10s，获得聚对苯二甲酸乙二酯型离型膜保护的银纳米线透明导电薄膜。剥去离型膜，应用与实施例1相同的方法，测试其透光率93.1％，雾度0.8％，方阻42ω/sq。实施例4一种银纳米线透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：步骤1：以聚醚酰亚胺膜作为柔性基底，在其上涂覆银纳米线分散液，所述银纳米线分散液包含银线、溶剂和添加剂，所述银纳米线分散液中溶剂为乙酸乙酯，添加剂为十六烷基三甲基溴化铵，添加剂的添加量为溶剂质量的0.25％，所述银纳米线分散液中银线直径15-25nm，长度20-30um，浓度4mg/ml。涂覆方式为喷涂5次，每次喷涂后在80℃下加热10min，加热烘干，所述银纳米线分散液在所述柔性基底表面固化成银纳米线薄膜；步骤2：在步骤1所得的银纳米线薄膜上放置聚4-甲基戊烯膜作为离型膜，在压力0.2mpa、温度150℃下保压时间25s，获得聚4-甲基戊烯型离型膜保护的银纳米线透明导电薄膜。剥去离型膜，应用与实施例1相同的方法，测试其透光率94.5％，雾度0.7％，方阻40ω/sq。依照本
发明内容进行工艺参数调整，均可制备本发明的银纳米线透明导电薄膜，并表现出与实施例1基本一致的性能。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3