CN116052929A - 一种柔性透明导电薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及透明导电薄膜技术领域，提出了一种柔性透明导电薄膜及其制备方法，所述柔性透明导电薄膜，包括基板以及依次设置在基板上的金属纳米线层和有机材料层，所述有机材料层为全氟磺酸层。所述柔性透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：S1、配制金属纳米线溶液，采用溶液加工方法在基板上制备金属纳米线层；S2、配制全氟磺酸溶液，采用溶液加工方法在金属纳米线层上制备全氟磺酸层，得到透明导电薄膜。通过上述技术方案，解决了现有技术中含金属纳米线层的透明导电薄膜无法同时具有高透光率和低方阻的问题。
Description
技术领域
本发明涉及透明导电薄膜技术领域，具体的，涉及一种柔性透明导电薄膜及其制备方法。
背景技术
透明导电薄膜由于高的导电性且在可见光范围内有良好的透过率，长期以来被广泛应用于太阳能电池、平板显示器、有机发光二极管、低辐射玻璃、特殊功能窗涂层、透明薄膜晶体管及柔性电子器件等领域。目前常见的透明导电薄膜有传统的透明氧化物薄膜以及金属纳米线、碳纳米管、石墨烯和导电聚合物等新型材料。其中金属纳米线不仅具有许多一维材料的特性，而且继承了金属的高导电性和优良的导热性，从而受到广泛关注。但是现有的含金属纳米线层的透明导电薄膜获得较低方阻的同时会牺牲透光率。因此，提供一种同时具有高透光率和低方阻的透明导电薄膜，极为重要。
发明内容
本发明提出一种柔性透明导电薄膜及其制备方法，解决了含金属纳米线层的透明导电薄膜无法同时具有高透光率和低方阻的问题。
本发明的技术方案如下：
本发明提出了一种柔性透明导电薄膜，包括基板以及依次设置在基板上的金属纳米线层和有机材料层，所述有机材料层为全氟磺酸层。
本发明还提出了所述的柔性透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、配制金属纳米线溶液，采用溶液加工方法在基板上制备金属纳米线层；
S2、配制全氟磺酸溶液，采用溶液加工方法在金属纳米线层上制备全氟磺酸层，得到透明导电薄膜。
作为进一步的技术方案，所述金属纳米线溶液中，溶剂为水、乙醇、异丙醇中的一种。
作为进一步的技术方案，所述金属纳米线溶液的质量浓度为0.1％-0.5％。
作为进一步的技术方案，所述金属纳米线溶液的质量浓度为0.25％。
作为进一步的技术方案，所述金属纳米线为金纳米线、银纳米线或铜纳米线。
作为进一步的技术方案，所述全氟磺酸溶液中，溶剂为水或乙醇。
作为进一步的技术方案，所述全氟磺酸溶液的质量浓度为0.3％-3.5％。
作为进一步的技术方案，所述全氟磺酸溶液的质量浓度为1.7％。
作为进一步的技术方案，所述步骤S1中溶液加工方法和所述步骤S2中溶液加工方法各自独立地选自旋涂、滴涂、刮涂、印刷或喷涂中的一种。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明中，利用金属纳米线和全氟磺酸结合制备得到含金属纳米线层和有机材料层的透明导电薄膜，不仅显著降低了透明导电薄膜的方阻，还提高了透明导电薄膜的透光率，使制得的透明导电薄膜同时具有高透光率和低方阻，可用于光伏材料的透明导电层以及其他电子元件。
2、本发明中，在金属纳米线层上设置全氟磺酸有机材料层，得到的透明导电薄膜整体具有柔性，从而使透明导电薄膜具有良好的抗机械弯折性，弯折20次后的方阻变化小。
3、本发明中，透明导电薄膜的制备方法为采用溶液加工方法依次在基板上制备金属纳米线层和有机材料层，制备过程中可以在大气中直接制备，不需要重型真空设备，工艺简单，成本低廉，可实现规模化生产，实用性强。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例1的透明导电薄膜结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
实施例1
S1、将0.25g银纳米线分散在99.75g乙醇中，得到质量浓度为0.25％的银纳米线悬浊液，用移液器移取500μL银纳米线溶液，用匀胶机以3500r/min的转速旋涂在10×10cm的柔性塑料片上，成膜，得到银纳米线层；其中，银纳米线的平均长度为15μm；
S2、将0.3g全氟磺酸溶于99.7g乙醇中，得到质量浓度为0.3％的全氟磺酸溶液，用移液器移取500μL全氟磺酸溶液，用匀胶机以3500r/min的转速旋涂在银纳米线层上，成膜，得到透明导电薄膜，其结构示意图如图1所示。
实施例2
S1、将0.25g银纳米线分散在99.75g乙醇中，得到质量浓度为0.25％的银纳米线悬浊液，用移液器移取500μL银纳米线溶液，用匀胶机以3500r/min的转速旋涂在10×10cm的柔性塑料片上，成膜，得到银纳米线层；其中，银纳米线的平均长度为15μm；
S2、将0.6g全氟磺酸溶于99.4g乙醇中，得到质量浓度为0.6％的全氟磺酸溶液，用移液器移取500μL全氟磺酸溶液，用匀胶机以3500r/min的转速旋涂在银纳米线层上，成膜，得到透明导电薄膜。
实施例3
S1、将0.25g银纳米线分散在99.75g乙醇中，得到质量浓度为0.25％的银纳米线悬浊液，用移液器移取500μL银纳米线溶液，用匀胶机以3500r/min的转速旋涂在10×10cm的柔性塑料片上，成膜，得到银纳米线层；其中，银纳米线的平均长度为15μm；
S2、将1.7g全氟磺酸溶于98.3g乙醇中，得到质量浓度为1.7％的全氟磺酸溶液，用移液器移取500μL全氟磺酸溶液，用匀胶机以3500r/min的转速旋涂在银纳米线层上，成膜，得到透明导电薄膜。
实施例4
S1、将0.1g银纳米线分散在99.9g乙醇中，得到质量浓度为0.1％的银纳米线悬浊液，用移液器移取500μL银纳米线溶液，用匀胶机以3500r/min的转速旋涂在10×10cm的柔性塑料片上，成膜，得到银纳米线层；其中，银纳米线的平均长度为15μm；
S2、将3.5g全氟磺酸溶于96.5g乙醇中，得到质量浓度为3.5％的全氟磺酸溶液，用移液器移取500μL全氟磺酸溶液，用匀胶机以3500r/min的转速旋涂在银纳米线层上，成膜，得到透明导电薄膜。
对比例1
S1、将0.25g银纳米线分散在99.75g乙醇中，得到质量浓度为0.25％的银纳米线悬浊液，用移液器移取500μL银纳米线溶液，用匀胶机以3500r/min的转速旋涂在10×10cm的柔性塑料片上，成膜，得到透明导电薄膜。
实验1
对实施例1-4及对比例1制得的透明导电薄膜进行如下性能测试：
1、透光率：采用紫外分光光度计，测试波长在550nm处薄膜的透光率；
2、方阻：采用四探针测试仪测量薄膜方阻；
测试结果见下表：
表1实施例1-4及对比例1的透明导电薄膜的性能测试结果
从上表中数据可以看出，与对比例1相比，实施例1-4的导电薄膜的方阻减小，透光率增大，说明与单独的金属纳米线层相比，加入有机材料层显著提高了导电薄膜的透光率，降低了导电薄膜的方阻。
实施例1-3中，实施例3的导电薄膜的方阻最小、透光率最高，因此，以实施例3为例，测试导电薄膜的柔性，测试方法为：将复合薄膜制备在10*10cm的柔性Pi衬底上，用四探针测试仪测试其方阻，将涂完膜的Pi衬底对边弯折60°，再反方向弯折相同角度，重复20次后，测试其方阻。
测试结果：实施例3的透明导电薄膜弯折20次后，方阻由弯折前的10.49Ω/□变化到12.13Ω/□，说明实施例3的透明导电薄膜具有良好的抗机械弯折性，弯折20次后的方阻变化小。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种柔性透明导电薄膜，其特征在于，包括基板以及依次设置在基板上的金属纳米线层和有机材料层，所述有机材料层为全氟磺酸层。
2.根据权利要求1所述的柔性透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、配制金属纳米线溶液，采用溶液加工方法在基板上制备金属纳米线层；
S2、配制有机材料溶液，采用溶液加工方法在金属纳米线层上制备有机材料层，得到透明导电薄膜。
3.根据权利要求2所述的柔性透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述金属纳米线溶液中，溶剂为水、乙醇、异丙醇中的一种。
4.根据权利要求2所述的柔性透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述金属纳米线溶液的质量浓度为0.1％-0.5％。
5.根据权利要求4所述的柔性透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述金属纳米线溶液的质量浓度为0.25％。
6.根据权利要求1所述的柔性透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述金属纳米线为金纳米线、银纳米线或铜纳米线。
7.根据权利要求2所述的柔性透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述全氟磺酸溶液中，溶剂为水或乙醇。
8.根据权利要求2所述的柔性透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述全氟磺酸溶液的质量浓度为0.3％-3.5％。
9.根据权利要求8所述的柔性透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述全氟磺酸溶液的质量浓度为1.7％。
10.根据权利要求2所述的柔性透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中溶液加工方法和所述步骤S2中溶液加工方法各自独立地选自旋涂、滴涂、刮涂、印刷或喷涂中的一种。
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