CN102237153A - 导电膜及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种导电膜，其包括碳纳米管网状结构层及多个纳米导电粒子，该碳纳米管网状结构层具有多个网洞，该多个纳米导电粒子填充该多个网洞。上述导电膜，通过在碳纳米管网状结构层的网洞填充纳米导电粒子，提高了导电率。本发明还涉及一种上述导电膜的制造方法。
Description
技术领域
本发明是关于一种导电膜及一种该导电膜的制造方法。
背景技术
碳纳米管因具有导电性而被应用在导电领域。而碳纳米管在该领域的具体应用形式为导电膜。现有的使用碳纳米管的导电膜包括网状结构的碳纳米管薄膜，但是，该网状结构的碳纳米管薄膜存在网洞，因此，现有的使用碳纳米管的导电膜的导电率较低。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可提高导电率的导电膜及一种该导电膜的制造方法。
一种导电膜，其包括碳纳米管网状结构层及多个纳米导电粒子，该碳纳米管网状结构层具有多个网洞，该多个纳米导电粒子填充该多个网洞。
一种上述导电膜的制造方法，其包括：
提供基板及碳纳米管薄膜；
将该碳纳米管薄膜设置在该基板上以形成碳纳米管网状结构层，该碳纳米管网状结构层具有多个网洞；
将该碳纳米管网状结构层的温度保持在7至9摄氏度范围内，并向该碳纳米管网状结构层加入纳米导电粒子水溶液并使该水溶液分散于该碳纳米管网状结构层，该纳米导电粒子水溶液包括多个纳米导电粒子；及
使该碳纳米管网状结构层的温度上升至24至26摄氏度范围内并干燥该碳纳米管网状结构层，使该多个纳米导电粒子填充该多个网洞以得到该导电膜。
上述导电膜，通过在碳纳米管网状结构层的网洞填充纳米导电粒子，提高了导电率。
上述导电膜的制造方法，利用碳纳米管在25摄氏度附近时疏水的特性及在8摄氏度附近时亲水的特性来使纳米导电粒子填充至网洞中，以达到提高导电率的效果。
附图说明
图1为本发明第一实施方式提供的一种导电膜的部分示意图。
图2A至2B为图1中导电膜的制造方法的示意流程图。
主要元件符号说明
导电膜 100
碳纳米管网状结构层 10
纳米导电粒子 20
网洞 102
基板 200
紫外线硬化树酯层 300
涂布工具 400
固定轴 402
连接部 404
转动轴 406
滚轮 408
纳米导电粒子水溶液 500
具体实施方式
以下结合附图，对本发明作进一步详细说明。
请参阅图1，本发明第一实施方式提供的一种导电膜100包括碳纳米管网状结构层10及多个纳米导电粒子20。
该碳纳米管网状结构层10具有多个网洞102。该多个导电粒子20填充于该多个网洞102。可以理解，每个网洞102所填充的导电粒子20的个数视乎该网洞102的尺寸及该导电粒子20的粒径。该导电粒子20为金、银、铜、铝或上述两种或两种以上金属所形成的合金。由于导电膜100在碳纳米管网状结构层10的网洞102填充纳米导电粒子20，因此，该导电膜100的导电率提高了。
该碳纳米管网状结构层10的制备方法包括直接生长法、絮化法、碾压法或拉膜法等方法。所述直接生长法为用化学气相沈积法于一基板上生长获得碳纳米管薄膜，该碳纳米管薄膜为无序或有序碳纳米管薄膜，所述无序碳纳米管薄膜中包括多个无序排列且相互交织的碳纳米管，该无序碳纳米管薄膜可形成该碳纳米管网状结构层10。所述有序碳纳米管薄膜中包括多个相互平行的碳纳米管，该碳纳米管网状结构层10可通过将至少两该有序碳纳米管薄膜不平行地相互迭合而形成。相邻的两碳纳米管薄膜中的碳纳米管排列方向具有一交叉角度α，0°＜α≤90°，具体可依据实际需求制备。相邻两个碳纳米管薄膜之间通过范德华力(Van Der Waals Force)紧密结合。
所述絮化法制备碳纳米管薄膜包括以下步骤：将直接生长得到的碳纳米管加入到溶剂中并进行絮化处理获得碳纳米管絮状结构；以及将上述碳纳米管絮状结构从溶剂中分离，并对该碳纳米管絮状结构定型处理以获得碳纳米管薄膜，该碳纳米管薄膜为无序碳纳米管薄膜，且包括多个相互缠绕且各向同性的碳纳米管。该无序碳纳米管薄膜可形成该碳纳米管网状结构层10。
所述碾压法制备碳纳米管薄膜包括以下步骤：提供一碳纳米管阵列形成于一基底上；以及提供一施压装置挤压上述碳纳米管阵列，从而得到碳纳米管薄膜，该碳纳米管薄膜为有序碳纳米管薄膜，且包括多个沿一个或多个方向择优取向排列的碳纳米管。该碳纳米管网状结构层10可通过将至少两该有序碳纳米管薄膜不平行地相互迭合而形成。
所述拉膜法制备碳纳米管薄膜包括以下步骤：提供一超顺排碳纳米管阵列于一个基底上；采用拉伸工具(如胶带、镊子等可将多个碳纳米管固定并拉出的工具)从碳纳米管阵列中拉取以获得碳纳米管薄膜。该碳纳米管薄膜为有序碳纳米管薄膜，其包括多个相互平行的碳纳米管，该碳纳米管网状结构层10可通过将至少两该有序碳纳米管薄膜不平行地相互迭合而形成。
请参图2A-2B，本发明第二实施方式提供一种上述导电膜100的制造方法的示意图。该方法包括以下步骤：A)提供基板及碳纳米管薄膜；B)于该基板设置紫外线硬化树酯层；C)将该碳纳米管薄膜设置在该紫外线硬化树酯层上以形成碳纳米管网状结构层，该碳纳米管网状结构层具有多个网洞；D)固化该紫外线硬化树酯层使该紫外线硬化树酯层固定该碳纳米管网状结构层；E)将该碳纳米管网状结构层的温度保持在7至9摄氏度范围内，并向该碳纳米管网状结构层加入纳米导电粒子水溶液并使该水溶液分散于该碳纳米管网状结构层，该纳米导电粒子水溶液包括多个纳米导电粒子；及F)使该碳纳米管网状结构层的温度上升至24至26摄氏度范围内并干燥该碳纳米管网状结构层，使该多个纳米导电粒子填充该多个网洞以得到该导电膜。
在步骤A中，该基板200的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PolyethyleneTerephthalate，PET)。基板200可制成内凹形状以方便后续水溶液可在基板200内来回流动以增加接触面积并防止水溶液外漏，本实施方式中，基板200的厚度约为1毫米。该碳纳米管薄膜可通过第一实施方式的方法制备，在此不再赘述。
在步骤B中，该紫外线硬化树酯层300的厚度为3-5微米。由于紫外线硬化树酯层300沿着基板200表面涂布，因此，紫外线硬化树酯层300也呈内凹形状。
在步骤C中，涂布工具400被使用。该涂布工具400包括固定轴402，连接部404，转动轴406及滚轮408。固定轴402与连接部404固接。连接部404大致呈空心的球体。转动轴406可转动地连接在连接部404。固定轴402与转动轴406分别连接在连接部404的相对两侧。滚轮408与转动轴406固接，随着转动轴406的转动而转动。碳纳米管薄膜设置在滚轮408的表面，然后将带有碳纳米管薄膜的滚轮408在紫外线硬化树酯层300上来回滚动以将碳纳米管薄膜均匀涂布在紫外线硬化树酯层300上。
在步骤D中，利用紫外线照射及烘烤制程以使紫外线硬化树酯层300固化，从而将碳纳米管网状结构层固定在基板200上。
在步骤E中，可将带有碳纳米管网状结构层的基板200放置于温度控制装置内。本实施方式中，较佳地，该温度控制装置设定的温度约为8摄氏度。该纳米导电粒子水溶液500为金、银、铜、铝或上述两种或两种以上金属所形成的合金的水溶液。本实施方式中，该纳米导电粒子水溶液500为纳米金粒子水溶液。待碳纳米管网状结构层10的温度保持在约8摄氏度时，将纳米导电粒子水溶液500加入内凹形状的基板200中。在该水溶液500加入的同时，来回滚动滚轮408，使该水溶液500均匀分散于该碳纳米管网状结构层10。由于碳纳米管在8摄氏度附近时具有亲水性，该水溶液500被吸附在碳纳米管网状结构层10的多个网洞102。
在步骤F中，本实施方式中，较佳地，调整温度控制装置的温度约25摄氏度，当该碳纳米管网状结构层10的温度保持在约25摄氏度时，碳纳米管具有疏水性并将水分子赶走只留下纳米导电粒子吸附在碳纳米管网状结构层10的多个网洞102中。
上述导电膜的制造方法，利用碳纳米管在25摄氏度附近疏水的特性及在8摄氏度附近亲水的特性来使纳米导电粒子填充至网洞中，以达到提高导电膜导电率的效果。
本发明第三实施方式还提供一种导电膜的制造方法。该制造方法与第二实施方式的制造方法不同之处在于：形成碳纳米管网状结构层及固化紫外线树酯层的步骤不同。
在本实施方式中，该方法在步骤B)：于该基板涂布紫外线硬化树酯层后，包括：C1)在该紫外线硬化树酯层300上形成第一碳纳米管网状结构层；C2)固化该紫外线硬化树酯层300使该紫外线硬化树酯层300固定该第一碳纳米管网状结构层；及C3)在该第一碳纳米管网状结构层上形成第二碳纳米管网状结构层以使该第一碳纳米管网状结构层及该第二碳纳米管网状结构层形成该碳纳米管网状结构层。
上步骤C1中，该第一碳纳米管网状结构层的厚度约为50～100纳米。在步骤C2中，利用紫外线照射及烘烤制程以使紫外线硬化树酯层300固化，从而将第一碳纳米管网状结构层固定在基板200上。在步骤C3中，该第二碳纳米管网状结构层的厚度约为1～2微米。第一碳纳米管网状结构层与第二碳纳米管网状结构层之间通过范德华力(Van Der Waals Force)紧密结合。
在紫外线硬化树酯层上固化前后分别形成的第一碳纳米管网状结构层及第二碳纳米管网状结构层，使得更多的碳纳米管网状结构能从紫外线硬化树酯层暴露出来，以在后续步骤中吸附更多的水溶液及纳米导电粒子，有效地提高导电率。
另外，本发明还包括其它实施方式的导电膜的制造方法。在这些实施方式的制造方法中，形成紫外线硬化树酯层300之步骤可以省略，因碳纳米管具有相当大的比表面积(Specific Area)，故碳纳米管薄膜具有粘性，可直接粘于基板200上。
另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化。当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种导电膜，其包括碳纳米管网状结构层，该碳纳米管网状结构层具有多个网洞，其特征在于，该导电膜还包括多个纳米导电粒子，该多个纳米导电粒子填充该多个网洞。
2.如权利要求1所述的导电膜，其特征在于，该纳米导电粒子为金、银、铜、铝或上述两种或两种以上金属所形成的合金。
3.一种导电膜的制造方法，其包括：
提供基板及碳纳米管薄膜；
将该碳纳米管薄膜设置在该基板上以形成碳纳米管网状结构层，该碳纳米管网状结构层具有多个网洞；
将该碳纳米管网状结构层的温度保持在7至9摄氏度范围内，并向该碳纳米管网状结构层加入纳米导电粒子水溶液并使该水溶液分散于该碳纳米管网状结构层，该纳米导电粒子水溶液包括多个纳米导电粒子；及
使该碳纳米管网状结构层的温度上升至24至26摄氏度范围内并干燥该碳纳米管网状结构层，使该多个纳米导电粒子填充该多个网洞以得到该导电膜。
4.如权利要求3所述的导电膜的制造方法，其特征在于，在将该碳纳米管薄膜设置在该基板前还包括：于该基板设置紫外线硬化树酯层，该碳纳米管网状结构层形成在该紫外线硬化树酯层上。
5.如权利要求4所述的导电膜的制造方法，其特征在于，在将该碳纳米管网状结构层的温度保持在7至9摄氏度范围内前还包括：固化该紫外线硬化树酯层使该紫外线硬化树酯层固定该碳纳米管网状结构层。
6.如权利要求4所述的导电膜的制造方法，其特征在于，该碳纳米管网状结构层形成在该紫外线硬化树酯层上包括：在该紫外线硬化树酯层上形成第一碳纳米管网状结构层；
固化该紫外线硬化树酯层使该紫外线硬化树酯层固定该第一碳纳米管网状结构层；及
在该第一碳纳米管网状结构层上形成第二碳纳米管网状结构层以使该第一碳纳米管网状结构层及该第二碳纳米管网状结构层形成该碳纳米管网状结构层。
7.如权利要求3所述的导电膜的制造方法，其特征在于，该基板的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
8.如权利要求3所述的导电膜的制造方法，其特征在于，该纳米导电粒子水溶液为金、银、铜、铝或上述两种或两种以上金属所形成的合金的水溶液。
9.如权利要求3所述的导电膜的制造方法，其特征在于，将该碳纳米管网状结构层的温度保持在8摄氏度。
10.如权利要求3所述的导电膜的制造方法，其特征在于，使该碳纳米管网状结构层的温度上升至25摄氏度。
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