一種銀納米線焊接液及焊接成膜方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于化學(xué)法的銀納米線焊接液及焊接成膜方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近來，一維材料由于獨特的電、光、導(dǎo)熱性能而受到廣泛的關(guān)注，其中的銀納米線尤其受到重視。目前市場上廣泛使用的透明導(dǎo)電薄膜材料為ITO導(dǎo)電薄膜，其制備過程中因為要使用稀有的銦導(dǎo)致價格居高不下。銀納米線被認(rèn)為可用來替代傳統(tǒng)的氧化銦錫(ITO)透明電極材料，其原因是用量低、價格便宜；同時也可以廣泛的應(yīng)用于各種透明導(dǎo)電材料，如太陽能電池、柔性觸摸屏、可彎折LED等。
[0003]銀納米線在被制備成透明導(dǎo)電薄膜時，通常被涂覆成網(wǎng)絡(luò)狀形成橋架結(jié)構(gòu)，但是由于較大的接觸電阻導(dǎo)致銀納米線的導(dǎo)電效果和穩(wěn)定性變差。
[0004]國內(nèi)外學(xué)者認(rèn)為，任何電系統(tǒng)都必須將電信號或能量從一個導(dǎo)體傳向另外一個導(dǎo)體，而導(dǎo)體與導(dǎo)體連接處的電接觸是造成電信號或是能量傳遞的主要障礙，這就是接觸電阻。
[0005]接觸電阻按原理分類主要為收縮電阻和膜電阻。
[0006]宏觀上觀看兩個平整的物體相接觸，即使由于加工物件表觀上十分光滑平整，但是在微觀上，兩個物體相接觸時，只有有限的真實接觸，這是由于固體表面微觀處凹凸不平。在國際上定義兩接觸組件間的接觸實質(zhì)上為兩接觸面的凹凸處在外力作用下形成的不連續(xù)斑點接觸，這些少數(shù)能夠?qū)щ姷陌唿c被稱為導(dǎo)電斑點。實驗證實:即使兩固體接觸面接觸壓力達(dá)到1Mpa，實際接觸面僅僅占名義面積的I %至2%，當(dāng)電流通過兩接觸元件的接觸表面時，收縮于導(dǎo)電斑點處，產(chǎn)生收縮電阻。因此，銀納米線網(wǎng)絡(luò)狀橋架結(jié)構(gòu)的接觸形式，很容易產(chǎn)生收縮電阻導(dǎo)致銀納米線薄膜的電阻增大。
[0007]固體界面一般都覆蓋一層氧化膜或是其他膜，因此產(chǎn)生薄膜電阻。薄膜電阻一般包含粘著膜和晦暗膜。粘著膜是由氧分子和其他氣體分子在接觸表面上物理吸附形成的一種薄膜，在金屬表面處很容易產(chǎn)生，但由于是和金屬表面的物理結(jié)合，一般只能承載較小的接觸壓力，因此膜很容易破裂，其造成的接觸電阻的影響也較小。但是在金屬表面有另外一種晦暗膜，該膜不是氣體分子在金屬表面的物理吸附，而是氣體分子和金屬表面的原子共同占有電子，這種膜電阻率很高。銀在空氣中長期放置，會被空氣中的氧氣緩慢氧化，形成穩(wěn)定的氧化膜，銀納米線的本質(zhì)是銀原子被通過控制誘導(dǎo)形成的一維線型結(jié)構(gòu)材料，因此其化學(xué)性質(zhì)和銀相似，在長期使用過程中網(wǎng)絡(luò)狀橋架結(jié)構(gòu)的接觸處會由于氧化生成一層氧化膜導(dǎo)致電阻的升高，同時改變材料表面性質(zhì)造成銀納米線的穩(wěn)定性降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種銀納米線焊接液及焊接成膜的方法，旨在通過局部焊接銀納米線網(wǎng)絡(luò)狀橋架結(jié)構(gòu)的方式，減小接觸電阻、增加銀納米線穩(wěn)定性。
[0009]本發(fā)明解決技術(shù)問題，采用如下技術(shù)方案:
[0010]本發(fā)明的銀納米線焊接液，是以銀源和還原劑為溶質(zhì)、以醇為溶劑的混合溶液;所述焊接液的PH值為1-5。
[0011]所述銀源為硝酸銀或醋酸銀;所述還原劑為巰基乙酸、抗壞血酸和葡萄糖中的一種或任意兩種的組合;所述醇溶劑為乙醇、甲醇或異丙醇。
[0012]在所述焊接液中銀源濃度為lmmol/L?lmol/L，還原劑濃度為lmmol/L?lmol/L。
[0013]所述銀納米線焊接液的pH值通過濃硝酸和/或氫氧化鈉粉體調(diào)節(jié)。所用濃硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%，所用氫氧化鈉的粉體為分析純，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為大于96%。
[0014]利用上述焊接液的銀納米線的焊接成膜方法，包括如下步驟:
[0015](I)采用與所述焊接液相同的溶劑分散銀納米線，形成銀納米線分散液;將銀納米線分散液涂覆在基底上，形成網(wǎng)絡(luò)狀銀納米線結(jié)構(gòu)；
[0016](2)20?800C下，使用所述焊接液浸泡或浸潤所述基底20?180分鐘，使構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)狀銀納米線結(jié)構(gòu)的各銀納米線在相互疊加處發(fā)生反應(yīng)，局部互溶，從而實現(xiàn)相互焊接；
[0017](3)將基底在真空干燥箱中烘干，即在基底上完成銀納米線的焊接成膜。
[0018]其中，銀納米線可通過醇還原法制備，加入丙酮或乙酸乙酯沉降后離心篩分，再通過溶劑篩分。所述銀納米線的直徑為I?I OOOnm，長度為I?1000微米。
[0019]所述基底為PET、PVC、硅片、玻璃或聚合物薄膜。
[0020]本發(fā)明的焊接原理是利用一維納米線在形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)時相互疊加處的界面能量較高，利用同性質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)液通過調(diào)節(jié)條件，在接觸界面發(fā)生反應(yīng)局部互溶達(dá)到一維材料相互焊接目的。
[0021]本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
[0022]1、本發(fā)明提供了一種銀納米線焊接液及焊接成膜方法，可以有效的焊接銀納米線網(wǎng)絡(luò)狀橋架結(jié)構(gòu)，減少接觸電阻，增加穩(wěn)定性;同時焊接位置的焊點小、精密度高。
[0023]2、本發(fā)明銀納米線局部焊接的方法，相比較于掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡以及由它們發(fā)展起來的各類探針焊接一維材料的方法，具有操作簡單，成本低廉，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明實施例1中銀納米線被焊接后焊點的TEM圖。
[0025]圖2為本發(fā)明實施例1中Si基底上被焊接的網(wǎng)絡(luò)狀銀納米線結(jié)構(gòu)的SEM圖。
[0026]圖3為本發(fā)明實施例2中Si基底上沒有焊接的網(wǎng)絡(luò)狀銀納米線的SEM圖。
[0027]圖4為本發(fā)明實施例1的被焊接樣品和實施例2的沒有焊接樣品持續(xù)偏壓測試方塊電阻和時間的穩(wěn)定性關(guān)系圖。
[0028]圖5為本發(fā)明實施例3中PET基底上被焊接的網(wǎng)絡(luò)狀銀納米線結(jié)構(gòu)的SEM圖。
[0029]圖6為本發(fā)明實施例3的被焊接樣品和實施例4的沒有焊接樣品持續(xù)偏壓測試方塊電阻和時間的穩(wěn)定性關(guān)系圖。
[0030]圖7為本發(fā)明實施例5的被焊接樣品和實施例6的沒有焊接樣品持續(xù)偏壓測試方塊電阻和時間的穩(wěn)定性關(guān)系圖。
【具體實施方式】
[0031]下面將給出實施例和附圖來對本發(fā)明的技術(shù)方案做清晰的闡述說明。
[0032]實施例1
[0033]本實施例按如下步驟焊接銀納米線:
[0034]a、配制銀納米線焊接液
[0035]以乙醇為溶劑，分別配制濃度為lOmmol/L的硝酸銀溶液和濃度為5mmol/l的巰基乙酸溶液；
[0036]取1mL硝酸銀溶液和1mL巰基乙酸溶液混合搖勻后，加入0.5mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%的濃硝酸和0.09g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96 %的氫氧化鈉粉體再次搖勻，測得其pH值為3.5，即獲得銀納米線焊接液；
[0037]b、取50mL濃度為20mmol/L聚乙烯吡咯烷酮乙二醇溶液和30mL濃度為15mmol/L的硝酸銀乙二醇溶液，加入溴化鉀0.0096g，常溫混合攪拌30分鐘，然后保溫170 °C反應(yīng)1.5h后取出反應(yīng)液體。取I OmL反應(yīng)液加入1mL的去離子水，加入20mL的丙酮進(jìn)行沉降，沉降Ih后再6000rpm離心20分鐘，取離心沉淀物加50mL乙醇搖勻后過2000目，取篩上物加入30mL乙醇再次離心，重復(fù)篩分離心操作2-3次后，取離心后沉淀物加入乙醇，配制成20mg/mL的銀納米線乙醇分散液；
[0038]C、取Si為基底，將銀納米線乙醇分散液旋涂于Si基底上，形成網(wǎng)絡(luò)狀銀納米線結(jié)構(gòu)；
[0039]d、使用步驟a制備的銀納米線焊接液浸潤Si基底，同時使Si基底溫度在25°C保持20min，進(jìn)行反應(yīng)；
[0040]e、待反應(yīng)完成后將基底Si放置于真空干燥箱中，在80°C保持90min烘干，得到附著于Si基底上被焊接成膜的銀納米線。
[0041 ]圖1為本實施例中銀納米線被焊接后的TEM圖，圖2為本實施例中Si基底上被焊接的網(wǎng)絡(luò)狀銀納米線結(jié)構(gòu)的掃描電子顯微鏡圖，可以看出被焊接的銀納米線在形成網(wǎng)絡(luò)狀搭橋處有明顯的凸起連接，且焊點小。通過測試得到被焊接銀納米線Si基底初始的方塊電阻為 25Q/So
[0042]實施例2
[0043]本實施例作為實施例1的對比實驗，與實施例1的操作方式基本相同，但不進(jìn)行焊接，只進(jìn)行實施例1中的b、c、e三步，即取步驟b中制備的銀納米線乙醇分散液旋涂于Si基底上，再在真空干燥箱中80°C烘90min，得到附著于Si基底上的網(wǎng)絡(luò)狀銀納米線。圖3為本實施例Si基底上沒有焊接的網(wǎng)絡(luò)狀銀納米線結(jié)構(gòu)的掃描電子顯微鏡圖。
[0044]對比圖1和圖3，可以看出實施例1中被焊接的銀納米線在