透明導(dǎo)電膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于透明導(dǎo)電膜技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種載有銀納米線的透明導(dǎo)電膜以及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]透明導(dǎo)電薄膜(TCF)是指對(duì)波長(zhǎng)范圍在380到780nm之間的可見光的透過(guò)率70?90%、表面方阻4?ΙΟΟΟΩ/sqo
[0003]透明導(dǎo)電膜被廣泛用于觸控液晶面板、有機(jī)發(fā)光二極管(0LED)、有機(jī)光伏器件(0PV)以及電磁屏蔽等領(lǐng)域。目前，透明TCF可根據(jù)導(dǎo)電材料的不同，主要分為:氧化物半導(dǎo)體膜(TC0)、金屬膜、金屬?gòu)?fù)合膜、高分子膜及納米碳管膜(CNT),石墨稀膜(Graphene)、
金屬線膜等。
[0004]金屬透明導(dǎo)電膜導(dǎo)電性好，但是透過(guò)率較低，而且純金屬的強(qiáng)度和硬度都不高，價(jià)格昂貴，其主要用作透明電磁屏蔽材料。
[0005]氧化物TCF雖然光電性能出色，耐熱和耐腐燭性較好，但是其彎曲性能、柔初性差。雖然ΙΤ0是目前研究和應(yīng)用最為廣泛的氧化物TCF，但其原料資源日益稀缺，且薄膜質(zhì)脆的特性限制了其在柔性電子器件的應(yīng)用。
[0006]金屬?gòu)?fù)合膜在實(shí)現(xiàn)低電阻方面有很大的優(yōu)勢(shì)，復(fù)合高折射率電介質(zhì)和TC0也可以獲得優(yōu)異的可見光透過(guò)率。但由于多層結(jié)構(gòu)的材料存在界面問(wèn)題，界面反應(yīng)產(chǎn)物影響其光電性能，使其熱穩(wěn)定性，刻燭性及制備變得復(fù)雜化。
[0007]高分子TCF柔初性很好，可彎曲，但導(dǎo)電性能相對(duì)比較差。
[0008]相比之下，CNT膜，Graphene和金屬線不僅導(dǎo)電性優(yōu)良，而且由于其材料本身特殊的形貌而具有很好的柔初性。因?yàn)橛肅NT、Graphene和AgNWs制備的透明導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)物質(zhì)間的范德瓦爾力而搭建的，電子通過(guò)隧道效應(yīng)在彼此接觸節(jié)點(diǎn)處移動(dòng)，當(dāng)外力施加時(shí)，他們彼此之間接觸的節(jié)點(diǎn)相對(duì)移動(dòng)，但并不會(huì)影響電子的傳輸，所以彎折或拉伸后，薄膜的導(dǎo)電性并不會(huì)受到太大的影響。
[0009]但是，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的氧化物透明導(dǎo)電膜例，需要大型設(shè)備，磁控濺射或者高真空環(huán)境，工藝復(fù)雜，采購(gòu)設(shè)備成本高，另一方面，能耗高，從環(huán)境保護(hù)上也非常不利的。
[0010]由于銀是電的良導(dǎo)體，其電阻率低，導(dǎo)電率高，因而將納米銀線應(yīng)用于導(dǎo)電層將收集的電流導(dǎo)出，與TC0半導(dǎo)體相比可以降低能損。同時(shí)當(dāng)納米銀線的粒徑小于可見光的入射波長(zhǎng)時(shí)，可以使銀線排列的非常密集，不僅能增加太陽(yáng)能電池的銀電極的集流面積，且不阻擋光的透過(guò)有利于提高太陽(yáng)能電池的效率。
[0011]銀納米材料由于其高的傳熱導(dǎo)電性、抗菌性和催化特性，以及其表面等離子共振效應(yīng)(SPR)，已經(jīng)成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。目前，一維銀納米線(AgNWs)材料除了擁有傳統(tǒng)銀材料所具有的優(yōu)秀的導(dǎo)電性、延展性和拉伸性能外，由于其獨(dú)特的納米尺度形貌特征，因而具有與大塊材料所不同的電學(xué)、光學(xué)等一系列特征。當(dāng)前，該材料已經(jīng)可以通過(guò)水熱等化學(xué)方法大量的制備，并應(yīng)用于太陽(yáng)能電池顯示器等作為透明導(dǎo)電電極與材料添加劑中達(dá)到材料改性的目的。
[0012]最新研究發(fā)現(xiàn)，一維納米材料的排列方式對(duì)其宏觀上的光學(xué)以及電學(xué)效應(yīng)有著顯著的影響，所以對(duì)納米線狀材料的排布成為該領(lǐng)域目前的研究熱點(diǎn)之一。目前，定向的方法主要采用LB分子膜法、熱蒸發(fā)法以及外加電場(chǎng)、磁場(chǎng)與流體沖擊等方法對(duì)一維納米線進(jìn)行定向排布。然而，這些方法對(duì)設(shè)備等要求較高，成本昂貴，且很難實(shí)現(xiàn)大范圍的定向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明之一目的在于克服現(xiàn)有透明導(dǎo)電膜技術(shù)中的不足，提供了一種透光率高且導(dǎo)電性好的透明導(dǎo)電膜。
[0014]本發(fā)明提供的透明導(dǎo)電膜，是將采用表面羥基化處理的刷涂元件在透明基底上刷涂銀納米線漿料后制成。
[0015]本發(fā)明提供的透明導(dǎo)電膜，具有較高的透光率及較好的導(dǎo)電性能，其方阻6-15 Ω/sq，可見波長(zhǎng)平均透過(guò)率大于70% ;能在更多場(chǎng)合下應(yīng)用，對(duì)現(xiàn)有ΙΤ0和FT0導(dǎo)電膜有很好的替代性，可以用于多種新型工業(yè)產(chǎn)品，例如，觸摸屏透明電極，有機(jī)發(fā)光二極管透明電極，有機(jī)光伏器件透明電極等。
[0016]本發(fā)明另一目的是提供了上述透明導(dǎo)電膜的制備方法，包括下述步驟:
[0017]將所述刷涂元件進(jìn)行規(guī)范化清洗；
[0018]對(duì)所述刷涂元件表面進(jìn)行表面活性劑羧基化處理；
[0019]配制AgNWs懸池液；
[0020]將所述透明基底水平放置，然后將配制好的AgNWs懸濁液滴到所述透明基底上，并將所述刷涂元件之經(jīng)過(guò)表面活性劑羧基化處理的表面在所述透明基底上刷涂銀納米線；
[0021]將刷涂有銀納米線的所述透明基底進(jìn)行干燥處理，即形成透明導(dǎo)電膜。
[0022]本發(fā)明提供的上述銀納米線透明導(dǎo)電膜的制作方法，通過(guò)利用一種經(jīng)過(guò)表面活性劑羧基化處理的刷涂元件，將銀納米線漿料刷涂于透明基底上，能夠保證銀納米線均勻、定向排列于透明基底上，且與透明基底結(jié)合牢固，烘干之后得到一種透光率高且導(dǎo)電性好的的透明導(dǎo)電膜，可替代現(xiàn)有的ΙΤ0和FT0導(dǎo)電膜有很好的替代性。采用本發(fā)明制備方法，具有不依賴設(shè)備，不需要真空條件，不需要高溫，低能耗，操作簡(jiǎn)單，可重復(fù)性好，成本極低，耗時(shí)極短等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是本發(fā)明實(shí)施例制備方法流程框圖；
[0024]圖2是本發(fā)明刷涂元件實(shí)施例硅片之表面處理液溶質(zhì)結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖3是本發(fā)明刷涂元件實(shí)施例硅片之表面處理效果圖；
[0026]圖4是本發(fā)明實(shí)施例之透明導(dǎo)電膜制作示意圖；
[0027]圖5是本發(fā)明實(shí)施例所用銀納米線原料的掃描電子顯微鏡圖。
[0028]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對(duì)所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些實(shí)施例附圖獲得其他的附圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0030]本發(fā)明提供了一種透明導(dǎo)電膜，是通過(guò)采用表面羥基化處理過(guò)的刷涂元件在透明基底上刷涂銀納米線漿料后制成。
[0031]作為本發(fā)明優(yōu)選的方式，所述刷涂元件包括至少一表面為二氧化硅表面的基材，所述基材之二氧化硅表面采用表面活性劑羧基化處理，其透光率大于85 %。具體實(shí)施例中，所述刷涂元件基材可為片狀構(gòu)件，如硅片、載玻片、石英片等，可以理解地，所述的刷涂元件的基材不僅僅限于片狀構(gòu)件，也不限于硅片，可以是任意材質(zhì)，只要該基材具有二氧化硅表面，便于羥基化裸露處理即可。
[0032]作為本發(fā)明優(yōu)選的方式，所述銀納米線直徑可選擇在50_100nm范圍內(nèi)，長(zhǎng)度選擇在30 μπι-80 μπι范圍內(nèi)。實(shí)驗(yàn)證明，該范圍內(nèi)的銀納米線在透明基底的排列和分布較佳，且有利于銀納米線相互搭接形成導(dǎo)電通道。
[0033]本發(fā)明提供的上述透明導(dǎo)電膜，通過(guò)采用表面羥基化處理過(guò)的刷涂元件在透明基底上刷涂銀納米線漿料的方式，能夠保證銀納米線均勻排列于透明基底上，且具有較強(qiáng)的附著力，與透明基底結(jié)合牢固，制成的透明導(dǎo)電膜產(chǎn)品具有較高的透光率及較好的導(dǎo)電性能，其方阻6-15 Ω /sq,可見波長(zhǎng)平均透過(guò)率大于70%;能在更多場(chǎng)合下應(yīng)用，對(duì)現(xiàn)有ΙΤ0和FT0導(dǎo)電膜有很好的替代性，可以用于多種新型工業(yè)產(chǎn)品，例如，觸摸屏透明電極，有機(jī)發(fā)光二極管透明電極，有機(jī)光伏器件透明電極等。
[0034]參見圖1，本發(fā)明還提供了上述透明導(dǎo)電膜的制備方法實(shí)施例，包括下述步驟:
[0035]將所述刷涂元件進(jìn)行規(guī)范化清洗；
[0036]對(duì)所述刷涂元件表面進(jìn)行表面活性劑羧基化處理；
[0037]配制AgNWs懸池液；
[0038]將所述透明基底水平放置，然后將配制好的AgNWs懸濁液滴到所述透明基底上，并采用經(jīng)過(guò)表面活性劑羧基化處理的所述刷涂元件在所述透明基底上刷涂銀納米線；
[0039]將刷涂有銀納米線的所述透明基底進(jìn)行干燥處理，即形成透明導(dǎo)電膜。
[0040]作為本發(fā)明制備方法具體的實(shí)施例，刷涂元件的基材可選用硅片，所述規(guī)范化清洗步驟是將硅片含有二氧化硅的那一面使用去離子水、丙酮、異丙醇分別超聲20-30min。依借超聲波聲能傳送上述清洗溶液，靠氣蝕作用，可清除硅片表面污染雜質(zhì)，保證后續(xù)工藝得到高品質(zhì)的產(chǎn)品?？梢岳斫獾?，該步驟清洗液不限于所述的去離子水、丙酮、異丙醇，其他方式以及所選擇的清洗液只要能保證有效清除雜質(zhì)皆可。
[0041]作為本發(fā)明制備方法具體的實(shí)施例，所述硅片采用表面活性劑羧基化處理步驟是:將清洗后的硅片含有二氧化硅的那一面用等離子體處理2-10min或紫外臭氧處理20-30min，然后用硅烷類處理液或銨類處理液浸泡。
[0042]具體地:所述硅烷類處理液中的溶質(zhì)可為下述化合物中的至少一種:正十八烷基三氯硅烷，或者正十六烷基三氯硅烷，或者正十四烷基三氯硅烷，或者正十八烷基三氯硅烷，或者正十八烷基三氟硅烷，或者正十六烷基三氟硅烷，或者正十四烷基三氟硅烷?；蛘擀?氯丙基三氯硅烷，或者γ-氯丙基甲基二氯硅烷，或者γ-氯丙基三甲氧基硅烷，或者γ-氯丙基三乙氧基硅烷，或者氯甲基三乙氧基硅烷，或者γ-氨丙基三乙氧基硅烷，或者γ-氨丙基三甲氧基硅烷，或者γ-(β-氨乙基)氨丙基三甲氧基硅烷，或者γ -脲丙基三乙氧基硅烷，或者苯胺甲基三乙氧基硅烷，或者苯胺甲基三甲氧基硅烷，或者γ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，或者γ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷，或者γ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷，或者β _(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷，或者γ-甲基丙烯酰氧丙基三氯硅烷，或者γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，或者γ-甲基丙烯酰氧丙基甲基二乙氧基硅烷，或者γ-甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷，或者γ-巰丙基三甲氧基硅烷，或者γ-巰丙基三乙氧基硅烷，或者雙-(3-三乙氧硅丙基)四硫化物，或者雙-(3-三乙氧硅丙基)二硫化物，或者乙烯基三氯硅烷，或者