一種電紡銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)柔性透明導(dǎo)電薄膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電紡銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)柔性透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，所述的方法通過將一定量的硝酸銀溶解到乙腈溶液，同時配比一定量的聚乙烯醇(PVA)水溶液，將二者混合形成電紡溶液；在高壓下將該溶液靜電紡絲成前驅(qū)物納米纖維，通過收集器控制納米纖維排列方式，通過電紡時間控制納米纖維分布密度；將納米纖維轉(zhuǎn)移到硅片上進行加熱煅燒，使之轉(zhuǎn)變成銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)；最后使用PVA將銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)剝離，獲得柔性透明導(dǎo)電薄膜。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，所得電紡銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)柔性透明導(dǎo)電薄膜，具有工藝簡單，成本低，效率高、尺寸可控、可實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化制備，薄膜顯示了良好的透明性、導(dǎo)電性和柔韌性。
【專利說明】
一種電紡銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)柔性透明導(dǎo)電薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電紡銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)柔性透明導(dǎo)電薄膜。
技術(shù)背景
[0002]銀納米線(AgNW)作為最重要的柔性透明導(dǎo)電薄膜材料之一，因所得薄膜具有高導(dǎo)電性、高透光性、高柔韌性等優(yōu)點，可應(yīng)用于觸摸屏、電磁屏蔽、加熱膜、太陽能電池等光電設(shè)備領(lǐng)域。研究表明AgNW的長徑尺寸和排列方式是影響透明導(dǎo)電薄膜性能的重要因素。為了提高薄膜的光學(xué)透明、電學(xué)傳導(dǎo)和柔韌性能，人們對其進行了各種途徑的改進。研究發(fā)現(xiàn)銀納米線網(wǎng)絡(luò)預(yù)期是最有應(yīng)用前景的柔性透明導(dǎo)電薄膜的實現(xiàn)技術(shù)之一。但是現(xiàn)有制備銀納米線網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)存在原料合成條件較高、工藝復(fù)雜、成本高、需抗氧化處理等問題，因此利用本發(fā)明的技術(shù)可得到一種銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)柔性透明導(dǎo)電薄膜。與銀納米線相比，銀納米纖維具有更大的長徑比，且薄膜中銀納米纖維分布密度和排列方式可控，因此薄膜具有良好的透明性、導(dǎo)電性和柔韌性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明特別公開了一種電紡銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)柔性透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，所得銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)柔性透明導(dǎo)電薄膜，具有工藝簡單，成本低，效率高、尺寸可控、可實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化制備，薄膜顯示了良好的透明性、導(dǎo)電性和柔韌性。
[0004]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]a，將一定量的硝酸銀溶于乙腈溶液中，常溫下攪拌均勻，獲得A溶液；
[0006]b，將一定量的聚乙烯醇(PVA)溶于去離子水溶液中，常溫下攪拌均勻，獲得B溶液；
[0007]c，將A溶液與B溶液混合，并攪拌一定時間獲得均勻的C溶液；
[0008]d，將C溶液加到靜電紡絲裝置中，在高壓下電紡成前驅(qū)物納米纖維，通過收集器控制納米纖維排列方式，通過電紡時間控制納米纖維分布密度；
[0009]e，將納米纖維轉(zhuǎn)移到硅片上；
[0010]f，將轉(zhuǎn)移后的薄膜進行200—300°C加熱煅燒I 一 5h，使前驅(qū)物納米纖維轉(zhuǎn)變成銀納米纖維(AgNFs);
[0011]g，配制一定量的B溶液，涂覆在銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)上，在60—90°C下真空干燥I 一 5h，得到AgNFs/PVA薄膜；
[0012]h，將AgNFs/PVA薄膜從硅片上整體剝離，獲得柔性透明導(dǎo)電薄膜。
[0013]進一步的，步驟a中，硝酸銀溶解到乙腈溶液的濃度為4一6摩爾/升，最優(yōu)濃度為4.7摩爾/升；
[0014]進一步的，步驟b中，聚乙烯醇與水的質(zhì)量比例為1:13到1:7，最優(yōu)濃度為1:9;
[0015]進一步的，步驟c中，溶液A與溶液B的體積比例為:1:1.5到1:2.5，最優(yōu)比例為1: 2。
[0016]本發(fā)明的益處在于:
[0017]1、銀納米纖維具有更高的長徑比，薄膜中納米纖維分布密度和排列方式可控。
[0018]2、在前驅(qū)物納米纖維煅燒過程中，生成的銀納米纖維同時被焊接成一個整體網(wǎng)絡(luò)，降低了纖維之間的結(jié)電阻。
[0019]3、銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)被埋入PVA基質(zhì)中，無需額外抗氧化處理過程。
[0020]4、銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)柔性透明導(dǎo)電薄膜具有較高的導(dǎo)電性、透明性、良好的柔韌性和熱穩(wěn)定性。
[0021]5、銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)柔性透明導(dǎo)電薄膜制作工藝簡單、成本低、效率高、尺寸可控、取材容易、可實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化制備。
【附圖說明】
[0022]圖1電紡單根銀納米纖維的SEM圖(a)，一次轉(zhuǎn)移的銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)薄膜的SEM圖(b)，兩次轉(zhuǎn)移的銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)薄膜的SEM(C)。
[0023]圖2電紡銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)的XRD圖。
[0024]圖3為實施例1電紡銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)柔性透明導(dǎo)電薄膜的透過率、方塊電阻和光學(xué)顯微鏡照片。
[0025]圖4為實施例2電紡銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)柔性透明導(dǎo)電薄膜的透過率、方塊電阻和光學(xué)顯微鏡照片。
[0026]圖5為實施例3電紡銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)柔性透明導(dǎo)電薄膜的透過率、方塊電阻和光學(xué)顯微鏡照片。
[0027]圖6為實施例4電紡銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)柔性透明導(dǎo)電薄膜的透過率、方塊電阻和光學(xué)顯微鏡照片。
[0028]圖7為電紡銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)柔性透明導(dǎo)電薄膜的方塊電阻變化率隨彎曲循環(huán)次數(shù)的變化曲線。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合具體實施事例對本發(fā)明進行詳細的說明:
[0030]實施例1:
[0031 ] a.將0.35g的硝酸銀加入到0.5ml的乙腈溶液中，常溫下攪拌均勻，獲得A溶液；
[0032]b.將0.1g的PVA加入到1.1ml的去離子水溶液中，常溫下攪拌均勻，獲得B溶液；[0033 ] c.將A溶液與B溶液混合，并劇烈攪拌一定時間獲得均勻的C溶液；
[0034]d.將C溶液加到靜電紡絲裝置中，在15KV高壓下電紡成定向排列的納米纖維，通過電紡時間控制納米纖維分布密度；
[0035]e.將電紡納米纖維分兩次先后轉(zhuǎn)移到硅片上，兩次轉(zhuǎn)移時納米纖維呈垂直交叉排列；
[0036]f.將轉(zhuǎn)移后的樣品進行200°C煅燒4h，使前驅(qū)物納米纖維轉(zhuǎn)變成銀納米纖維。此處溫度控制于200°C —300°C之間，溫度低于200°C無法達到預(yù)期效果，高于300°C則納米纖維會由于高溫而發(fā)生形變。
[0037]g.配制一定量的B溶液，涂覆在銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)上，在60 °C下真空干燥3h;干燥后銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)被埋入PVA中，提高薄膜的柔韌性。
[0038]h.將AgNFs/PVA薄膜從硅片上整體剝離，獲得柔性透明導(dǎo)電薄膜。由圖7可明顯看出，使用本發(fā)明方法制得的銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)柔性透明導(dǎo)電薄膜在連續(xù)循環(huán)彎曲過程中電阻非常穩(wěn)定。該薄膜可以實現(xiàn)180度彎曲且導(dǎo)電性基本不發(fā)生變化。
[0039]實施例2:
[0040]a.將0.1g的PVA加入到Iml的去離子水溶液中，常溫下攪拌均勻，獲得B溶液；
[0041 ] b.將0.4g的硝酸銀加入到0.5ml的乙腈溶液中，常溫下攪拌均勻，獲得A溶液；
[0042 ] c.將A溶液與B溶液混合，并攪拌一定時間獲得均勻的C溶液；
[0043]d.將C溶液加到靜電紡絲裝置中，在17KV高壓下電紡成定向排列的納米纖維，通過電紡時間控制納米纖維分布密度；
[0044]e.將電紡納米纖維分兩次先后轉(zhuǎn)移到硅片上，兩次轉(zhuǎn)移時納米纖維呈垂直交叉排列；
[0045]f.將轉(zhuǎn)移后的樣品進行250°C煅燒3h，使前驅(qū)物納米纖維轉(zhuǎn)變成銀納米纖維；
[0046]g.配制一定量的B溶液，涂覆在銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)上，在70°C下真空干燥2h;
[0047]h，將AgNFs/PVA薄膜從硅片上整體剝離，獲得柔性透明導(dǎo)電薄膜。
[0048]實施例3:
[0049]a.將0.45g的硝酸銀加入到0.5ml的乙腈溶液中，常溫下攪拌均勻，獲得A溶液；
[0050]b.將0.1g的PVA加入到0.9ml的去離子水溶液中，常溫下攪拌均勻，獲得B溶液；
[0051 ] c.將A溶液與B溶液混合，并劇烈攪拌一定時間獲得均勻的C溶液；
[0052]d.將C溶液加到靜電紡絲裝置中，在18KV高壓下電紡成前驅(qū)物納米纖維，通過電紡時間控制納米纖維分布密度；
[0053]e.將電紡納米纖維轉(zhuǎn)移到硅片上；
[0054]f.將轉(zhuǎn)移后的樣品進行270°C煅燒2h，使前驅(qū)物納米纖維轉(zhuǎn)變成銀納米纖維；
[0055]g.配制一定量的B溶液，涂覆在銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)上，在90°C下真空干燥Ih;
[0056]h.將AgNFs/PVA薄膜從硅片上整體剝離，獲得柔性透明導(dǎo)電薄膜。
[0057]實施例4:
[0058]a.將0.5g的硝酸銀加入到0.5ml的乙腈溶液中，常溫下攪拌均勻，獲得A溶液；
[0059]b.將0.1g的PVA(聚乙烯醇)加入到0.8ml的去離子水溶液中，常溫下攪拌均勻，獲得B溶液；
[0060]c.將A溶液與B溶液混合，并攪拌一定時間獲得均勻的C溶液；
[0061]d.將C溶液加到靜電紡絲裝置中，在20KV高壓下電紡成定向排列的納米纖維，通過電紡時間控制納米纖維分布密度；
[0062]e.將電紡前驅(qū)物納米纖維分多次先后轉(zhuǎn)移到硅片上，每次轉(zhuǎn)移時納米纖維方向呈一定角度排列；
[0063]f.將轉(zhuǎn)移后的樣品進行280°C煅燒lh，使前驅(qū)物納米纖維轉(zhuǎn)變成銀納米纖維；
[0064]g.配制一定量的B溶液，涂覆在銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)上，在80°C下真空干燥2h;
[0065]h.將AgNFs/PVA薄膜從硅片上整體剝離，獲得柔性透明導(dǎo)電薄膜。
[0066]最后應(yīng)說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種電紡銀納米纖維網(wǎng)格柔性透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于，主要步驟為: a，將一定量的硝酸銀溶于乙腈溶液中，常溫下攪拌均勻，獲得A溶液； b，將一定量的聚乙烯醇溶于去離子水溶液中，常溫下攪拌均勻，獲得B溶液； c，將A溶液與B溶液混合，并攪拌一定時間獲得均勻的C溶液； d，將C溶液加到靜電紡絲裝置中，在高壓下電紡成前驅(qū)物納米纖維，通過收集器控制納米纖維排列方式，通過電紡時間控制納米纖維分布密度；e，將納米纖維轉(zhuǎn)移到硅片上； f，將轉(zhuǎn)移后的薄膜進行加熱煅燒，使前驅(qū)物納米纖維轉(zhuǎn)變成銀納米纖維；g，配制一定量的B溶液，涂覆在銀納米纖維網(wǎng)格上，在60—90 0C下真空干燥，得到銀納米纖維/聚乙烯醇薄膜； h，將銀納米纖維/聚乙烯醇薄膜從硅片上整體剝離，獲得柔性透明導(dǎo)電薄膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電紡銀納米纖維網(wǎng)格柔性透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于，步驟a中，硝酸銀溶解到乙腈溶液的濃度為4一6摩爾/升。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電紡銀納米纖維網(wǎng)格柔性透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于，步驟b中，聚乙烯醇與水的質(zhì)量比例為1:13到1:7。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電紡銀納米纖維網(wǎng)格柔性透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于，步驟c中，溶液A與溶液B的體積比例為:1: 1.5到1:2.5。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電紡銀納米纖維網(wǎng)格柔性透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于，步驟f中，煅燒溫度為200—300 0C，煅燒時間為I —5h。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電紡銀納米纖維網(wǎng)格柔性透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于，步驟a中，硝酸銀溶解到乙腈溶液的最優(yōu)濃度為4.7摩爾/升;步驟b中，聚乙烯醇與水的最優(yōu)質(zhì)量比例為1:9;步驟c中溶液A與溶液B的最優(yōu)體積比例為1:2。
【文檔編號】B82Y40/00GK106024099SQ201610364076
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】蘭偉, 陳有鑫, 楊志偉, 謝二慶
【申請人】蘭州大學(xué)