本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)移銀納米線透明導(dǎo)電薄膜到柔性襯底的方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著光電器件集成化與輕柔化的發(fā)展，可穿戴、可折疊、便攜式的柔彈性器件越來越受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。其中柔性應(yīng)力傳感器因其具有柔彈性特性，既能貼附于不規(guī)則或剛性物體表面，也能與人體皮膚貼合，在智能顯示器、醫(yī)療健康監(jiān)測設(shè)備以及電子皮膚等領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用前景。但在傳感器制作中，目前多依賴于硅基刻蝕、柔性襯底表面等離子體處理、金屬沉積等高能耗的制造工藝。因此如何制備低成本而高靈敏度的柔性應(yīng)力傳感器成為一項挑戰(zhàn)。

柔性基底和電極材料是柔性傳感器的重要組成部分。目前使用最廣泛的柔彈性襯底材料是聚二甲基硅氧烷(pdms)，使用最廣泛的電極材料是銀納米線(agnws)透明導(dǎo)電薄膜。銀納米線因具有優(yōu)異的光電性能，制備工藝采用快速低成本的液相法，且室溫成膜條件與低熔點柔性襯底具有良好的相容性，優(yōu)異的耐機(jī)械拉伸和彎曲特性是最有可能替代傳統(tǒng)ito透明電極的材料，近幾年已實現(xiàn)在柔性led顯示和觸摸屏等電子設(shè)備的應(yīng)用。pdms是一種高分子有機(jī)硅化合物，具有光學(xué)透明性，生物相容性，制作過程快速而簡便。片狀的pdms具有良好的柔彈性，拉伸率可以超過100％，一直以來是開發(fā)柔彈性電子設(shè)備的首選基底材料。目前采用的方法主要是直接將pdms涂覆于銀納米線透明導(dǎo)電薄膜上制得agnws-pdms復(fù)合電極再剝離，但該電極方阻大，導(dǎo)電性低，直接影響到傳感器的靈敏度，因此無法滿足實際應(yīng)用的需要。存在這些問題的原因，一是透明導(dǎo)電薄膜上銀納米線之間的粘結(jié)性較弱，二是pdms由于甲基封端，與銀納米線間形成的物理與化學(xué)相互作用都非常弱，只能實現(xiàn)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的部分轉(zhuǎn)移。所以找到一種將銀納米線薄膜有效完整的轉(zhuǎn)移到pdms襯底上的方法，對改善柔性納米光電器件的性能具有重要的應(yīng)用價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種轉(zhuǎn)移銀納米線透明導(dǎo)電薄膜到柔性襯底的方法，實現(xiàn)銀納米線透明電極的完全轉(zhuǎn)移，可極大地提高銀納米線網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)電性和均勻性，有效降低納米線之間的結(jié)點電阻，制備性能優(yōu)良的銀納米線柔性透明導(dǎo)電薄膜，具有實際應(yīng)用價值。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案：

本發(fā)明提供的轉(zhuǎn)移銀納米線透明導(dǎo)電薄膜到柔性襯底的方法，包括以下步驟：

(1)制備銀納米線透明導(dǎo)電薄膜：

在清潔襯底上旋涂銀納米線乙醇分散液，得到銀納米線透明導(dǎo)電薄膜，放置于120℃加熱板上烘干后，在烘箱中熱處理30min；

(2)制備二氧化硅氣凝膠/agnws復(fù)合導(dǎo)電薄膜：

在銀納米線透明導(dǎo)電薄膜上旋涂二氧化硅氣凝膠分散液，制得二氧化硅氣凝膠/agnws復(fù)合導(dǎo)電薄膜，并放置于120℃加熱板上烘干；

(3)制備柔性銀納米線透明導(dǎo)電薄膜：

將混合均勻的pdms涂布至二氧化硅氣凝膠/agnws復(fù)合導(dǎo)電薄膜的表面后加熱固化；將固化后的pdms直接從玻璃襯底上剝離，實現(xiàn)銀納米線透明導(dǎo)電薄膜的轉(zhuǎn)移，得到柔性銀納米線透明導(dǎo)電薄膜。

上述步驟(1)中，所述清潔襯底為玻璃襯底。

上述步驟(1)中，所述銀納米線的直徑為100～300nm，長度為100～150μm。

上述步驟(1)中，采用勻膠機(jī)以轉(zhuǎn)速為1000～1600轉(zhuǎn)/分鐘進(jìn)行旋涂，沉積1～4層形成不同排列密度的銀納米線薄膜，熱處理溫度為200℃～250℃。

上述步驟(2)中，所述二氧化硅氣凝膠分散液是將氣相納米二氧化硅以4ωt％分散于無水乙醇中形成的。

上述步驟(2)中，采用勻膠機(jī)以轉(zhuǎn)速為500～1000轉(zhuǎn)/分鐘進(jìn)行旋涂。

上述步驟(3)中，pdms是采用美國道康寧184硅橡膠以預(yù)聚物和固化劑按質(zhì)量比10：1混合均勻。

上述步驟(3)中，所述涂布方法為旋涂法、邁耶棒法和滴涂法中的任意一種。

上述步驟(3)中，所述加熱固化工藝為：溫度60℃～120℃，時間30min～6h。

上述方法制備的柔性銀納米線透明導(dǎo)電薄膜，其用作制備柔性光電器件的材料。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的主要的優(yōu)點：

1.所提供的轉(zhuǎn)移方法中，對銀納米線薄膜進(jìn)行熱處理，有效改善了銀納米線之間的粘結(jié)性，降低結(jié)點電阻，減小網(wǎng)絡(luò)的表面粗糙度，極大地提高銀納米線網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)電性和均勻性。

2.所提供的轉(zhuǎn)移方法中，引入二氧化硅氣凝膠，解決了轉(zhuǎn)移后銀納米線與pdms相互作用弱，大幅損失導(dǎo)電率的問題，制得agnws-二氧化硅氣凝膠-pdms復(fù)合電極，實現(xiàn)了銀納米線透明電極的完全轉(zhuǎn)移，對改善柔性納米光電器件的性能具有潛在的應(yīng)用價值。

3.所提供的轉(zhuǎn)移方法簡單易操作，成本低，具有實際應(yīng)用價值。

附圖說明

圖1為轉(zhuǎn)移方法的完整工藝流程圖。

圖2為本發(fā)明的實施例1中制得的柔性銀納米線透明導(dǎo)電薄膜的掃描電子顯微鏡照片，所形成的銀納米線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，銀納米線直徑為100～300nm。

圖3為本發(fā)明的實施例1～3轉(zhuǎn)移前后的銀納米線透明導(dǎo)電薄膜的方阻變化趨勢圖。

圖4為本發(fā)明的實施例1～3轉(zhuǎn)移前后的銀納米線透明導(dǎo)電薄膜的透過率曲線圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不限定本發(fā)明。

實施例1：

參見附圖1，本發(fā)明包括以下步驟：

(1)制備銀納米線透明導(dǎo)電薄膜：

將銀納米線無水乙醇分散液滴加到清潔的玻璃基底上，以1200轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂，沉積1層具有一定排列密度的銀納米線網(wǎng)絡(luò)基片，然后將涂有銀納米線透明導(dǎo)電薄膜的玻璃基底放置于120℃的加熱板上10分鐘，即得到銀納米線透明導(dǎo)電薄膜，用紫外可見分光光度計測得此時在550nm波長處透過率為81.7％，用四探針測得方阻為11.35ω·sq^-1。

(2)制備二氧化硅氣凝膠/agnws復(fù)合導(dǎo)電薄膜：

將氣相納米二氧化硅以4ωt％的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分散于12ml無水乙醇溶液中，向步驟(1)中獲得的銀納米線透明導(dǎo)電薄膜上滴加該分散液至完全覆蓋整個基片，然后以600轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂獲得二氧化硅氣凝膠/agnws復(fù)合導(dǎo)電薄膜，并放置于120℃的加熱板上10分鐘。

(3)制備柔性銀納米線透明導(dǎo)電薄膜：

使用美國道康寧184硅橡膠，以預(yù)聚物和固化劑按質(zhì)量比10：1混合均勻得到pdms，向步驟(2)中獲得的復(fù)合導(dǎo)電薄膜的表面滴加pdms至完全覆蓋整個薄膜，然后以600轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂得到pdms/二氧化硅氣凝膠/agnws/玻璃的結(jié)構(gòu)，在80℃固化3h后，將pdms/二氧化硅氣凝膠/agnws直接從玻璃基底剝離，即得到柔性銀納米線透明導(dǎo)電薄膜，用紫外可見分光光度計測得此時在550nm波長處透過率為87.1％，采用本發(fā)明的轉(zhuǎn)移方法增加了薄膜的透過率，用四探針測得方阻為13.34ω·sq^-1，實現(xiàn)了銀納米線透明電極的完全轉(zhuǎn)移，極大地提高銀納米線網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)電性和均勻性，有效降低納米線之間的結(jié)點電阻，減小網(wǎng)絡(luò)的表面粗糙度，制備性能優(yōu)良的銀納米線柔性透明導(dǎo)電薄膜。

實施例2：參見附圖1，本發(fā)明包括以下步驟：

(1)將銀納米線無水乙醇分散液滴加到清潔的玻璃基底上，以1200轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂，沉積2層具有一定排列密度的銀納米線網(wǎng)絡(luò)基片，然后將涂有銀納米線透明導(dǎo)電薄膜的玻璃基底放置于120℃的加熱板上10分鐘，即得到銀納米線透明導(dǎo)電薄膜，用紫外可見分光光度計測得此時在550nm波長處透過率為74.38％，用四探針測得方阻為5.67ω·sq^-1，因納米線沉積次數(shù)增加，銀納米線網(wǎng)絡(luò)增多，故透過率較實施例1有所降低，而導(dǎo)電率則增大。

(2)將氣相納米二氧化硅以4ωt％的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分散于12ml無水乙醇溶液中，向步驟(1)中獲得的銀納米線透明電極上滴加該分散液至完全覆蓋整個基片，然后以600轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂獲得二氧化硅氣凝膠/agnws復(fù)合導(dǎo)電薄膜并放置于120℃的加熱板上10分鐘。

(3)使用美國道康寧184硅橡膠，以預(yù)聚物和固化劑按質(zhì)量比10：1混合均勻得到pdms，向復(fù)合薄膜的表面滴加pdms至完全覆蓋整個薄膜，然后以600轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂得到pdms/二氧化硅氣凝膠/agnws/玻璃的結(jié)構(gòu)，在80℃固化3h后，將pdms/二氧化硅氣凝膠/agnws直接從玻璃基底剝離，即得到柔性銀納米線透明導(dǎo)電薄膜，用紫外可見分光光度計測得此時在550nm波長處透過率為77.8％，采用本發(fā)明的轉(zhuǎn)移方法增加了薄膜的透過率，用四探針測得方阻為6.67ω·sq^-1，實現(xiàn)了銀納米線透明電極的完全轉(zhuǎn)移，極大地提高銀納米線網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)電性和均勻性，有效降低納米線之間的結(jié)點電阻，減小網(wǎng)絡(luò)的表面粗糙度，制備性能優(yōu)良的銀納米線柔性透明導(dǎo)電薄膜。

實施例3：參見附圖1，本發(fā)明包括以下步驟：

(1)將銀納米線無水乙醇分散液滴加到清潔的玻璃基底上，以1200轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂，沉積3層具有一定排列密度的銀納米線網(wǎng)絡(luò)基片，然后將涂有銀納米線透明導(dǎo)電薄膜的玻璃基底放置于120℃的加熱板上10分鐘，即得到銀納米線透明導(dǎo)電薄膜，用紫外可見分光光度計測得此時在550nm波長處透過率為64.96％，用四探針測得方阻為2.44ω·sq^-1，因納米線沉積次數(shù)增加，銀納米線網(wǎng)絡(luò)增多，故透過率較實施例2有所降低，而導(dǎo)電率則增大。

(2)將氣相納米二氧化硅以4ωt％的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分散于12ml無水乙醇溶液中，向步驟(1)中獲得的銀納米線透明電極上滴加該分散液至完全覆蓋整個基片，然后以600轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂獲得二氧化硅氣凝膠/agnws復(fù)合導(dǎo)電薄膜并放置于120℃的加熱板上10分鐘。

(3)使用美國道康寧184硅橡膠，以預(yù)聚物和固化劑按質(zhì)量比10：1混合均勻得到pdms，向復(fù)合薄膜的表面滴加pdms至完全覆蓋整個薄膜，然后以600轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂得到pdms/二氧化硅氣凝膠/agnws/玻璃的結(jié)構(gòu)，在80℃固化3h后，將pdms/二氧化硅氣凝膠/agnws直接從玻璃基底剝離，即得到柔性銀納米線透明導(dǎo)電薄膜，用紫外可見分光光度計測得此時在550nm波長處透過率為66.22％，采用本發(fā)明的轉(zhuǎn)移方法增加了薄膜的透過率，用四探針測得方阻為3.31ω·sq^-1，實現(xiàn)了銀納米線透明電極的完全轉(zhuǎn)移，極大地提高銀納米線網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)電性和均勻性，有效降低納米線之間的結(jié)點電阻，減小網(wǎng)絡(luò)的表面粗糙度，制備性能優(yōu)良的銀納米線柔性透明導(dǎo)電薄膜。

實施例4：參見附圖1，本發(fā)明包括以下步驟：

(1)將銀納米線無水乙醇分散液滴加到清潔的玻璃基底上，以1200轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂，沉積4層具有一定排列密度的銀納米線網(wǎng)絡(luò)基片，然后將涂有銀納米線透明導(dǎo)電薄膜的玻璃基底放置于120℃的加熱板上10分鐘，即得到銀納米線透明導(dǎo)電薄膜，用紫外可見分光光度計測得此時在550nm波長處透過率為60.6％，用四探針測得方阻為0.78ω·sq^-1，因納米線沉積次數(shù)增加，銀納米線網(wǎng)絡(luò)增多，故透過率較實施例3有所降低，而導(dǎo)電率則增大。

(2)將氣相納米二氧化硅以4ωt％的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分散于12ml無水乙醇溶液中，向步驟(1)中獲得的銀納米線透明電極上滴加該分散液至完全覆蓋整個基片，然后以600轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂獲得二氧化硅氣凝膠/agnws復(fù)合導(dǎo)電薄膜并放置于120℃的加熱板上10分鐘。

(3)使用美國道康寧184硅橡膠，以預(yù)聚物和固化劑按質(zhì)量比10：1混合均勻得到pdms，向復(fù)合薄膜的表面滴加pdms至完全覆蓋整個薄膜，然后以600轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂得到pdms/二氧化硅氣凝膠/agnws/玻璃的結(jié)構(gòu)，在80℃固化3h后，將pdms/二氧化硅氣凝膠/agnws直接從玻璃基底剝離，即得到柔性銀納米線透明導(dǎo)電薄膜，用紫外可見分光光度計測得此時在550nm波長處透過率為62.37％，采用本發(fā)明的轉(zhuǎn)移方法增加了薄膜的透過率，用四探針測得方阻為1.59ω·sq^-1，實現(xiàn)了銀納米線透明電極的完全轉(zhuǎn)移，極大地提高銀納米線網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)電性和均勻性，有效降低納米線之間的結(jié)點電阻，減小網(wǎng)絡(luò)的表面粗糙度，制備性能優(yōu)良的銀納米線柔性透明導(dǎo)電薄膜。

上述實施例提供的方法，克服了目前的轉(zhuǎn)移方法中，多采用直接將pdms涂布于銀納米線薄膜上，固化后再剝離制得agnws-pdms復(fù)合電極，導(dǎo)電率損失嚴(yán)重的問題。據(jù)文獻(xiàn)記載，在玻璃基底制備的銀納米線透明導(dǎo)電薄膜方阻為1.77ω·sq^-1，轉(zhuǎn)移后，方阻增大到21.6ω·sq^-1。本發(fā)明方法在制得銀納米線薄膜后，將其進(jìn)行熱處理，增大導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)中銀線與銀線的粘結(jié)性。引入二氧化硅氣凝膠，旋涂于銀納米線導(dǎo)電薄膜之上，再涂布pdms，固化后，得到agnws-二氧化硅氣凝膠-pdms復(fù)合電極，在透過率大于80％的情況下，轉(zhuǎn)移前后的方阻分別為11.35ω·sq^-1和13.34ω·sq^-1，方阻增大程度小，轉(zhuǎn)移后仍保持良好的導(dǎo)電率。

以上實施例僅是對本發(fā)明技術(shù)方案的舉例說明，不應(yīng)視為對本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)范圍的限制，其它的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的修改、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。