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一种金属有序网格的柔性透明导电薄膜的制备方法


本发明涉及一种金属有序网格的柔性透明导电薄膜的制备方法,包括静电纺丝溶液的制备、有机物纤维骨架薄膜的制备、磁控溅射金属纳米薄膜的制备、并使用旋涂仪将聚酰亚胺(PI)溶液旋涂在金属纳米薄膜表面,并通过梯度温度固化,最终原位转移后得到金属有序网格的柔性透明导电薄膜。本发明提供的制备方法简单、易操作,金属有序网格的结构特性可以解决金属纳米线导电网络面临的问题;并且该透明导电薄膜能形成完整的导通网络,无需后处理工艺就能实现优异的光电性能,另外,由于有序网格的周期重复性,可保证大面积透明导电薄膜性能的均匀性,局部刻蚀电极应用时不会破坏整个导电网络的联通性,并且还具有良好的耐弯折性能,适用性强。

 

研究背景:

在柔性透明导电材料方面,近年来石墨烯、碳纳米管、导电聚合物、金属纳米线和金属网格等导电材料受到人们的广泛关注。石墨烯虽然具有较高的电子迁移率,但大面积高质量石墨烯的制备比较困难,且生长过程中对于衬底的耐温性要求较高,石墨烯片内缺陷较多,片间接触电阻较大,限制其在诸多光电器件中的应用,此问题也同样存在于碳纳米管基透明导电薄膜中;导电聚合物则存在高温高湿度和紫外辐射等条件下电学性能不稳定等问题。

 

发明内容:

本发明的技术方案为:一种金属有序网格的柔性透明导电薄膜的制备方法,包括以下步骤:

(S1)在湿度为30-50%的条件下,将有机物溶解于溶剂中配置成5wt%-12wt%浓度的溶液;

(S2)将上述溶液在磁力搅拌器的作用下,搅拌6-8h,得到静电纺丝溶液,保存备用;

(S3)将步骤(S2)制备的静电纺丝溶液转入直径为13mm的注射器中,然后将注射器安装在推进器上,按照0.002-0.005mL/min的速率将静电纺丝溶液注射到衬底,制备有机物纤维骨架薄膜;

(S4)然后在磁控溅射的条件下,真空度达到8.9×10 4 Pa,100W功率电压下,溅射10-240s时间,在有机纤维骨架薄膜表面溅射金属纳米颗粒,得到金属纳米薄膜;

(S5)使用旋涂仪将聚酰亚胺(PI)溶液旋涂在金属纳米薄膜上,具体为:先滴加2-3mL聚酰亚胺(PI)溶液,待其扩散至整张衬底后,再次滴下2-3mL,重复滴加多次;

(S6)滴加的聚酰亚胺(PI)溶液扩散均匀之后快速放于烘箱中进行梯度温度固化,固化过程为:以1-5℃/min的升温速度从室温开始升温,温度每升高30℃保温60min,直至升温到175-180℃,同样保温60min,然后自然降温至室温,从而得到金属有序网格的透明导电薄膜。

图1 为发明一种金属有序网格的柔性透明导电薄膜制备方法的流程图

 

图2 为发明聚酰亚胺(PI)梯度固化温度的温控图

图3 为本发明实施例1和实施例2制备的薄膜的透过率曲线对比图

 

有益效果:

(1)制备方法简单、易操作,简单金属有序网格的结构特性可以解决金属纳米线导电网络面临的问题;

(2)本发明制备的金属有序网格的柔性透明导电薄膜没有接触电阻,能形成完整的导通网络,无需后处理工艺就实现优异的光电性能;

(3)本发明制备的金属有序网格的柔性透明导电薄膜的周期重复性,可保证大面积透明导电薄膜性能的均匀性;

(4)局部刻蚀电极应用时不会破坏整个导电网络的联通性;

(5)本发明制备的金属有序网格的柔性透明导电薄膜还具有良好的耐弯折性能,其光学透过率和方阻可以通过改变网格线宽,网线的直径和厚度等参数进行独立的调节,适用性强。

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