一種高性能金屬納米線透明導(dǎo)電薄膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高性能金屬納米線透明導(dǎo)電薄膜的制備方法。本發(fā)明方法不需要昂貴的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在使用臭氧等離子刻蝕機(jī)進(jìn)行表面親水化處理后，刮涂在實(shí)現(xiàn)透明導(dǎo)電薄膜的制備，刮涂完成后用快速干燥，然后經(jīng)一定處理提高薄膜導(dǎo)電性、涂覆保護(hù)層提高薄膜穩(wěn)定性后就實(shí)現(xiàn)了高導(dǎo)電性、高透過(guò)率、高穩(wěn)定性、低霧度的金屬納米線透明導(dǎo)電薄膜的制備。本發(fā)明方法操作簡(jiǎn)單，成本低，可用于大規(guī)模生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】一種高性能金屬納米線透明導(dǎo)電薄膜的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，具體涉及一種高性能金屬納米線透明 導(dǎo)電薄膜的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 具有高導(dǎo)電性高透過(guò)率的薄膜是很多現(xiàn)代化設(shè)備的關(guān)鍵，例如觸摸屏，電子紙，有 機(jī)發(fā)光二極管（0LED)，液晶顯示器（IXD)，太陽(yáng)能電池等。對(duì)于太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō)，透明導(dǎo)電 薄膜用于光陽(yáng)極來(lái)收集吸收層離散的載流子，而在有機(jī)發(fā)光二極管（0LED)中，它主要用于 注入載流子。這些器件的性能在逐步提高，從而擴(kuò)大了透明導(dǎo)電薄膜的工業(yè)需求。因此很 多科研工作者正致力于采用各種方法制備透明導(dǎo)電薄膜，并且也取得了一定進(jìn)展，制備出 了各種透明導(dǎo)電薄膜，例如氧化銦錫（ΙΤ0)、摻氟氧化錫（FT0)，摻鋁氧化鋅（ΑΖ0)等。其中 應(yīng)用最廣泛的是氧化銦錫（ΙΤ0)。下一代光電薄膜需要具備柔性，廉價(jià)，并可以大面積制備 的特性。而上述透明導(dǎo)電薄膜有脆性，不適用于制備柔性器件，并且價(jià)格昂貴。尋找新的透 明導(dǎo)電材料已成為必然。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種高性能金屬納米線透明導(dǎo)電薄膜的制備方法。本發(fā) 明使用刮涂的方法，通過(guò)控制刮涂金屬納米線膠體的條件，并附加后處理，制備得到高導(dǎo)電 性、高透過(guò)率、高穩(wěn)定性、低霧度的透明導(dǎo)電薄膜，且操作簡(jiǎn)單，成本低，可用于大規(guī)模生產(chǎn)。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用技術(shù)方案如下： 一種高性能金屬納米線透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，包括以下步驟： (1) 表面親水處理：將襯底放入臭氧等離子刻蝕機(jī)，在25-90°C的條件下表面處理 20-30分鐘； (2) 刮涂：使用3M膠帶將親水面向上的襯底固定在鋼化薄膜板上，用刮涂的方法，將配 置好的金屬納米線膠體滴在薄膜上，然后用玻璃棒在薄膜表面來(lái)回刮涂幾次后，將襯底表 面快速干燥； (3) 重復(fù)步驟（2)多次； (4) 熱處理提高薄膜導(dǎo)電性：步驟（3)中樣品在加熱板上180-200°C熱處理10-15分 鐘； (5) 涂覆聚乙烯醇保護(hù)層提高薄膜穩(wěn)定性：取0.125g聚乙烯醇溶于50ml水中， 80-90°C攪拌均勻后用涂覆在步驟（4)中得到的薄膜上。
[0005] 所述步驟（1)中的襯底可以是剛性或者柔性，包括各種玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯、 聚對(duì)苯二甲酸類塑料、聚乙烯、各種型號(hào)的硅膠、各種紙、各種布等。
[0006] 所述步驟（2)中的金屬納米線包括銀納米線、金納米線、銅納米線，也包括與此類 似的其他金屬納米線。
[0007] 所述步驟（2)中的刮涂包括手工刮涂或者使用刮涂?jī)x器進(jìn)行刮涂。
[0008] 所述步驟（2)刮涂過(guò)程中，金屬納米線膠體可以始終處于超聲狀態(tài)，也可以先超聲 分散，刮涂時(shí)停止超聲。
[0009] 所述步驟（2 )中的快速干燥包括用吹風(fēng)機(jī)吹干，用風(fēng)扇吹干，用加熱器蒸干等。 [0010] 所述步驟（4)中提高薄膜導(dǎo)電性的方法，除熱處理法外，還包括沉積金屬顆粒法， 激光納米焊接法，PED0T低溫焊接法，壓力法，等離子焊接法等。
[0011] 所述步驟（5)中提高薄膜穩(wěn)定性的方法，涂覆的物質(zhì)除聚乙烯醇外，還包括石墨 烯、二氧化鈦、硅膠、氧化物納米材料等。
[0012] 所述步驟（5)中的涂覆方法包括噴涂、旋涂、刮涂等。
[0013] 所述步驟（5 )噴涂過(guò)程中，襯底可以加熱也可以不加熱，加熱溫度也可以根據(jù)襯底 本身性質(zhì)來(lái)定。
[0014] 本發(fā)明有益效果： 本發(fā)明使用刮涂的方法，通過(guò)控制刮涂條件，并進(jìn)行簡(jiǎn)單后處理，可制備得到高導(dǎo)電 性、高透過(guò)率、高穩(wěn)定性、低霧度的透明導(dǎo)電薄膜。本發(fā)明方法操作簡(jiǎn)單，成本低，可用于大 規(guī)模生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1為本發(fā)明高性能金屬納米線透明導(dǎo)電薄膜的制備過(guò)程示意圖。
[0016] 圖2為實(shí)施例1制得的銀納米線透明導(dǎo)電薄膜薄膜的光學(xué)顯微鏡圖片。其中，上 圖為不超聲處理，下圖為超聲處理，證明了超聲有助于銀納米線的分散。
[0017] 圖3為實(shí)施例1制得的銀納米線透明導(dǎo)電薄膜的光學(xué)性質(zhì)圖，由圖可知，該銀納米 線透明導(dǎo)電薄膜具有高透過(guò)率、低霧度的特點(diǎn)。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0019] 1、表面親水處理：將清潔玻璃放入臭氧等離子刻蝕機(jī)，在90°C的條件下表面處理 30分鐘； 2、 刮涂：使用3M膠帶親水面向上的玻璃固定在鋼化薄膜板上。用刮涂的方法，將配置 好的0. 35mg/ml的銀納米線膠體（3. 5mg銀納米線分散于10毫升無(wú)水乙醇中)滴在薄膜上， 然后用玻璃棒在薄膜表面來(lái)回刮涂幾次后，將襯底表面用吹風(fēng)機(jī)吹干； 3、 重復(fù)步驟2七次，總共刮涂8層銀納米線薄膜。
[0020] 4、熱處理提高薄膜導(dǎo)電性：步驟3中樣品在加熱板上200°C熱處理10分鐘； 5、以聚乙烯醇（PVA)為例，噴涂聚乙烯醇（PVA)提高薄膜穩(wěn)定性：取0. 125g聚乙烯醇 (PVA)溶于50ml水中，90°C攪拌均勻后用噴涂噴涂在步驟4中得到的薄膜上。噴涂過(guò)程中 樣品在放在180°C的加熱板上。噴涂壓強(qiáng)0. 2MPa，噴筆距離襯底距離20厘米。
[0021] 表1:PVA保護(hù)前后銀納米線透明導(dǎo)電薄膜的膠帶黏貼測(cè)試

【權(quán)利要求】
1. 一種高性能金屬納米線透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于包括以下步驟： (1) 表面親水處理：將襯底放入臭氧等離子刻蝕機(jī)，在25-90°C的條件下表面處理 20-30分鐘； (2) 刮涂：使用3M膠帶將親水面向上的襯底固定在鋼化薄膜板上，用刮涂的方法，將配 置好的金屬納米線膠體滴在薄膜上，然后用玻璃棒在薄膜表面來(lái)回刮涂幾次后，將襯底表 面快速干燥； (3) 重復(fù)步驟（2)多次； (4) 熱處理提高薄膜導(dǎo)電性：步驟（3)中樣品在加熱板上180-200°C熱處理10-15分 鐘； (5) 涂覆聚乙烯醇保護(hù)層提高薄膜穩(wěn)定性：取0.125g聚乙烯醇溶于50ml水中， 80-90°C攪拌均勻后用涂覆在步驟（4)中得到的薄膜上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能金屬納米線透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于， 所述步驟（1)中的襯底可以是剛性或者柔性，包括各種玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對(duì)苯二 甲酸類塑料、聚乙烯、各種型號(hào)的硅膠、各種紙、各種布等。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能金屬納米線透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于， 所述步驟（2)中的金屬納米線包括銀納米線、金納米線、銅納米線，也包括與此類似的其他 金屬納米線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能金屬納米線透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于， 所述步驟（2)中的刮涂包括手工刮涂或者使用刮涂?jī)x器進(jìn)行刮涂。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能金屬納米線透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于， 所述步驟（2)刮涂過(guò)程中，金屬納米線膠體可以始終處于超聲狀態(tài)，也可以先超聲分散，刮 涂時(shí)停止超聲。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能金屬納米線透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于， 所述步驟（2 )中的快速干燥包括用吹風(fēng)機(jī)吹干，用風(fēng)扇吹干，用加熱器蒸干等。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能金屬納米線透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于， 所述步驟（4)中提高薄膜導(dǎo)電性的方法，除熱處理法外，還包括沉積金屬顆粒法，激光納米 焊接法，PEDOT低溫焊接法，壓力法，等離子焊接法等。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能金屬納米線透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于， 所述步驟（5)中提高薄膜穩(wěn)定性的方法，涂覆的物質(zhì)除聚乙烯醇外，還包括石墨烯、二氧化 鈦、硅膠、氧化物納米材料等。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能金屬納米線透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于， 所述步驟（5)中的涂覆方法包括噴涂、旋涂、刮涂等。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能金屬納米線透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于， 所述步驟（5 )噴涂過(guò)程中，襯底可以加熱也可以不加熱，加熱溫度也可以根據(jù)襯底本身性質(zhì) 來(lái)定。
【文檔編號(hào)】B22F1/02GK104299723SQ201410453748
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】何微微, 王可, 冉云霞, 季書林, 葉長(zhǎng)輝 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院