本發(fā)明屬于電子材料技術領域，特別涉及一種耐電遷移的銀納米線復合薄膜及其制備方法。

背景技術：

銀納米線在基底上隨機堆積，所形成的網(wǎng)絡薄膜，導電性優(yōu)異，柔韌性極佳，且與大規(guī)模溶液法工藝兼容性好。因此，銀納米線薄膜成為眾多新型透明導電薄膜中最具應用潛力的材料之一。以銀納米線薄膜為電極，可制備太陽能電池、發(fā)光二極管、觸摸屏、顯示器、電子紙、傳感器等。眾所周知，這些器件處于工作狀態(tài)時，電極處將會有電流通過。在電流的作用下，銀線薄膜尤其是靠近正極處的銀將發(fā)生遷移，銀線呈不連續(xù)狀，最終導致薄膜失去導電性。因此，如何提高銀納米線薄膜的抗電遷移能力是其獲得實際應用的關鍵。

銀是最易發(fā)生電遷移且遷移速率大的金屬，影響銀電遷移的因素較多，如電場強度、溫度、濕度、雜質(zhì)等。目前有關如何提高銀納米線薄膜抗電遷移的研究報道并不多見。一般為在銀納米線薄膜表面覆蓋一層惰性氧化物顆粒，或以石墨烯或氧化石墨烯作為保護層，延長銀線薄膜在通電流狀態(tài)下的失效時間。但是由于無機顆?；蚴┢Ｗo層并不致密，甚至于可能帶入雜質(zhì)離子，且由于銀線直徑通常只有幾十納米，銀線薄膜通電狀態(tài)下耐受的時間并不長，大電流下，如200ma/cm(即面積為1*1cm²的薄膜面內(nèi)通入電流200ma)，一天之內(nèi)銀線薄膜即失效。因此，尋找一種新的方法或體系以提高銀線薄膜抗電遷移的能力十分必要。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種耐電遷移的銀納米線復合薄膜。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述耐電遷移的銀納米線復合薄膜的制備方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明的實施方式提供了一種耐電遷移銀納米線復合薄膜，該種復合薄膜包含基底、基底上的銀納米線堆積膜和聚合物保護層，向該銀納米線復合薄膜通入電流時，電流注入點位于聚合物保護層，且電流流經(jīng)處的銀納米線表面均有聚合物層保護。

進一步地，根據(jù)聚合物保護層在復合薄膜中的不同存在形式，本發(fā)明的實施方式對復合薄膜提供了兩種可選的方案：一種為聚合物保護層覆蓋于所述銀納米線堆積膜的表面，另一種為聚合物保護層覆蓋于所述銀納米線堆積膜中的銀納米線的表面。這兩種覆蓋方式均可以實現(xiàn)在通電情況下以聚合物保護層保護銀納米線、增強銀納米線耐電遷移能力的技術效果。

相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的實施方式所提供的耐電遷移銀納米線復合薄膜，以其所包含的聚合物保護層對銀納米線實現(xiàn)通電保護。該聚合物保護層可以覆蓋于銀納米線堆積膜的表面，也可以覆蓋于所述銀納米線堆積膜中的銀納米線的表面，通電時，電流導入點設于聚合物保護層上，因而電流經(jīng)過聚合物保護層流入銀納米線網(wǎng)絡，而非直接流入銀納米線網(wǎng)絡，且電流所到之處，銀納米線表面均有聚合物保護層保護，由此可提高銀納米線在通電情況下的穩(wěn)定性和耐受時間，增強該種銀納米線復合薄膜抗電遷移的能力。此外，與無機顆?；蚴┢Ｗo層相比，本發(fā)明的實施方式在銀納米線表面所形成的聚合物保護層具有更好的致密性，與銀線間的結合更為緊密，可對銀納米線起到更好的保護效果。

具體而言，本發(fā)明的實施方式所提供的耐電遷移銀納米線復合薄膜中，聚合物保護層可以包含聚乙烯醇、殼聚糖、環(huán)氧樹脂、聚氨酯、丙烯酸樹脂、聚酰亞胺、聚二甲基硅氧烷、淀粉、纖維素、酚醛樹脂、聚乙烯或聚碳酸酯，且聚合物保護層的厚度為1～150nm。此外，本發(fā)明的實施方式所提供的復合薄膜所采用的基底可以為柔性聚合物基底或剛性的玻璃基底。

此外，本發(fā)明的實施方式還提供該種耐電遷移銀納米線復合薄膜的制備方法。同樣，根據(jù)聚合物保護層覆蓋于銀納米線表面的兩種不同形式，本發(fā)明的實施方式也對應地提供了兩種制備方法。

對于聚合物保護層覆蓋于銀納米線堆積膜的表面的情形，制備方法如下：(1)將銀納米線分散于水或有機溶劑中，得到銀納米線分散液；(2)將所述銀納米線分散液涂膜于基底上，在基底上形成銀納米線堆積膜；(3)將聚合物或其前體溶解稀釋后，涂膜在所述銀納米線堆積膜的表面，經(jīng)處理后，即制得耐電遷移銀納米線復合薄膜。所述處理步驟包括使溶劑揮發(fā)、使前體聚合、或其他反應步驟。

對于聚合物保護層覆蓋于銀納米線堆積膜中的銀納米線的表面的情形，制備方法如下：(1)將銀納米線分散于水或有機溶劑中，得到銀納米線分散液；(2)將聚合物或其前體溶解稀釋后，加入所述銀納米線分散液中，混合均勻，得到銀納米線復合分散液；(3)將所述銀納米線復合分散液涂膜于基底上，經(jīng)處理后即制得耐電遷移銀納米線復合薄膜。所述處理步驟包括使溶劑揮發(fā)、使前體聚合、或其他反應步驟。優(yōu)選地，上述步驟中聚合物或單體的加入量為銀納米線質(zhì)量的0.001～10倍。

具體來說，上述制備方法中，用于分散銀納米線的有機溶劑可以為現(xiàn)有技術中各種常用的銀納米線分散溶劑。用于形成聚合物保護層的聚合物或其前體可為聚乙烯醇、殼聚糖、環(huán)氧樹脂、聚氨酯、丙烯酸樹脂、聚酰亞胺、聚二甲基硅氧烷、淀粉、纖維素、酚醛樹脂、聚乙烯、阿拉伯膠、明膠或聚碳酸酯。根據(jù)聚合物或其前體溶解性的不同選擇合適的溶劑進行溶解，然后根據(jù)溶液粘度等的不同適當調(diào)節(jié)濃度。將銀納米線分散液或銀納米線復合分散液涂膜于基底上的步驟可以采用現(xiàn)有技術中制備銀納米線薄膜的常規(guī)涂膜方法，例如采用溶液法涂膜，涂膜時控制聚合物保護層厚度在150nm以下。另外，所采用的基底可以為柔性聚合物基底或剛性的玻璃基底，而銀線的透光率和方阻則可在制備實施過程中通過改變銀納米線在基底上的堆積密度進行調(diào)控。

通過上述方法制備得到了表面復合聚合物保護層的銀納米線導電薄膜，配合本發(fā)明的實施方式所提供的電流流入方式，即電流注入點位于聚合物保護層上，由此電流經(jīng)過聚合物薄層流入銀納米線網(wǎng)絡，且電流所到之處銀納米線表面皆有聚合物保護層保護，實現(xiàn)了對銀納米線薄膜耐電遷移性能的顯著提升。

附圖說明

圖1為200ma/cm電流下純銀納米線透明導電薄膜以及聚乙烯醇復合銀納米線透明導電薄膜通電時間與薄膜電阻之間的關系圖；

圖2為200ma/cm電流下殼聚糖復合銀納米線透明導電薄膜通電時間與薄膜電阻之間的關系圖。

具體實施方式

以下分別通過制備實施例和對比試驗例來闡述本發(fā)明所提供的銀納米線復合薄膜的制備和性能。

實施例1制備聚乙烯醇復合銀納米線透明導電薄膜

1)將直徑為35nm左右的銀納米線分散于異丙醇中，刮涂涂膜于玻璃基底上，在基底上形成銀納米線堆積膜，得銀納米線透明導電薄膜；

2)將聚乙烯醇溶解于水中，濃度為2wt％；

3)將聚乙烯醇溶液旋涂于制備好的銀納米線薄膜表面，轉速為3000rpm，旋轉時間為60s；

4)將樣品置于熱臺上110℃干燥10min，除去聚合物保護層中的溶劑，得銀納米線復合薄膜；

5)向銀納米線復合薄膜通入電流時，將電流注入點置于聚合物保護層上。

實施例2制備殼聚糖復合銀納米線透明導電薄膜

1)將直徑為35nm左右的銀納米線分散于異丙醇中，刮涂涂膜于玻璃基底上，在基底上形成銀納米線堆積膜，得銀納米線透明導電薄膜；

2)將殼聚糖與抗壞血酸的復合物溶解于水中，濃度為1wt％；

3)將殼聚糖溶液旋涂于制備好的銀納米線薄膜表面，轉速為3000rpm，旋轉時間為60s；

4)將樣品置于熱臺上110℃干燥10min，除去聚合物保護層中的溶劑，得銀納米線復合薄膜；

5)向銀納米線復合薄膜通入電流時，將電流注入點置于聚合物保護層上。

實施例3

1)將直徑為35nm左右的銀納米線分散于異丙醇中；

2)將殼聚糖與乳酸的復合物溶解于水中，濃度為1wt％；

3)將步驟2中配制的殼聚糖溶液加入步驟1中銀納米線分散液中，混合均勻，在玻璃基底上刮涂涂膜；

4)將樣品置于熱臺上110℃干燥10min，除去聚合物保護層中的溶劑，得銀納米線復合薄膜；

5)向銀納米線復合薄膜通入電流時，將電流注入點置于聚合物保護層上。

實施例4對比試驗例

按照現(xiàn)有技術制備不包含聚合物保護層的純銀納米線透明導電薄膜。另取實施例1制備的聚乙烯醇復合銀納米線透明導電薄膜和實施例2制備的殼聚糖復合銀納米線透明導電薄膜。

向長寬分別為1cm的純銀納米線透明導電薄膜、聚乙烯醇復合銀納米線透明導電薄膜、殼聚糖復合銀納米線透明導電薄膜內(nèi)分別通入大電流，且使聚乙烯醇復合銀納米線透明導電薄膜、殼聚糖復合銀納米線透明導電薄膜的電流注入點在聚乙烯醇層上。對比試驗顯示：由于從聚合物保護層流入電流及電流流經(jīng)處均有聚合物保護層對銀納米線保護，當長寬均為1cm的樣品通入200ma電流時，殼聚糖復合銀納米線透明導電薄膜失效時間從52小時提升至最高近800小時；當通入100ma電流時，失效時間可高至半年。

附圖1顯示了200ma/cm電流下純銀納米線透明導電薄膜以及聚乙烯醇復合銀納米線透明導電薄膜通電時間與薄膜電阻之間的關系，其中，橫坐標為通電時間(小時)，縱坐標為電阻(歐姆)，曲線1代表聚乙烯醇復合銀納米線透明導電薄膜，曲線2代表純銀納米線透明導電薄膜。附圖2顯示了200ma/cm電流下殼聚糖復合銀納米線透明導電薄膜通電時間與薄膜電阻之間的關系，其中，橫坐標為通電時間(小時)，縱坐標為電阻(歐姆)。