CN103272747A - 图案化碳纳米管透明导电薄膜的生产方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种图案化碳纳米管透明导电薄膜的生产方法及系统。本发明的要点在于:(1)首先,在基材表面采用印刷等工艺覆设具有设定图案结构的可溶去或可剥离的高分子图案层;(2)其后,采用印刷或涂布等工艺至少在基材表面的高分子图案层以外区域覆设主要由碳纳米管形成的透明导电层;(3)而后,以能够溶去高分子图案层的溶剂除去所述高分子图案层,或者直接剥离该高分子图案层或高分子图案层及其表面的碳纳米管导电层,而保留与设定图案结构互补的透明导电层,制得图案化碳纳米管透明导电薄膜。本发明工艺简单、成本低廉,可实现大面积、大线宽、高质量的图案化碳纳米管透明导电薄膜连续制备,并具有极高的生产效率,适于工业化生产。

Description

图案化碳纳米管透明导电薄膜的生产方法及系统
技术领域
本发明涉及一种柔性透明导电薄膜的生产方法,尤其涉及一种可实现图案化碳纳米管透明导电薄膜的全印刷工业化制备方法。
背景技术
透明导电薄膜(TCF)是一种重要的光电材料,在触摸屏、太阳能电池、平面显示器及发光二极管等领域有着广泛的应用。目前使用最广、最成熟的是氧化铟锡(ITO)薄膜。虽然ITO仍然在透明导电膜市场占主导地位,但铟矿资源的有限性,尤其是近年来平板显示行业对ITO的大量需求,使铟的价格波动较大。同时ITO薄膜还存在ITO层脆弱而缺乏柔韧性以及制备工艺带来的高成本等众多问题,使其发展受到很大的限制,从而引发了对各种替代材料的研究开发。
在各种替代材料中,碳纳米管因具有极好的导电性、稳定性和柔性,在透明导电材料的领域具有较好的应用前景。碳纳米管薄膜是由碳纳米管的网络所组成,网络中的孔洞赋予薄膜较好的透光性,连续的网络则保证了薄膜的导电性。碳纳米管薄膜的应用主要是基于图案化的碳纳米管透明导电电极基础上的,目前图案化碳纳米管透明导电薄膜的制备方法主要有以下两种途径:一是使用掩膜等方法在碳纳米管成膜的过程中直接图案化形成碳纳米管透明导电电极。该途径虽然可将传统触摸屏工艺中的镀膜、刻蚀工序合二为一,大大降低生产成本并提高生产效率,但存在尺寸受限、良率低等缺陷,使其在工业化生产中受到限制;二是先制得整片的碳纳米管透明导电薄膜,再经图案化处理形成碳纳米管透明导电电极。该图案化方法主要是通过激光烧灼和等离子刻蚀的方式在碳纳米管膜表面刻蚀图案,该方法清洁无污染,但生产效率低,尤其是在大面积、大线宽蚀刻的情况下,现阶段的蚀刻工艺还无法满足使用要求。
鉴于现有技术在制备图案化碳纳米管透明导电薄膜,特别是大面积、大线宽图案化碳纳米管透明导电薄膜上的不足,业界亟待发展出一种能够制备大面积、大线宽的图案化碳纳米管透明导电薄膜,且成本低廉、工艺简单、效率高、条件宽松并于现代生产工艺相匹配的方法。
发明内容
本发明的目的主要在于提供一种大面积、大线宽图案化碳纳米管透明导电薄膜的生产方法及系统,以克服现有技术中的不足。
为实现上述发明目的,本发明采用了如下技术方案:
一种图案化碳纳米管透明导电薄膜的生产方法,包括如下步骤:
(1)在基材表面的覆设具有设定图案结构的高分子图案层;
(2)至少在基材表面高分子图案层以外区域覆设主要由碳纳米管形成的透明导电层;
(3)以能够溶解所述高分子图案层的溶剂至少除去所述高分子图案层,或直接机械剥离所述高分子图案层或高分子图案层及其表面的透明导电层,而保留与设定图案结构互补的透明导电层,制得图案化碳纳米管透明导电薄膜。
作为较为优选的实施方案之一,步骤(1)包括:采用印刷工艺将高分子溶液印刷至基材表面并经固化后形成具有设定图案结构的高分子图案层。
优选的,所述设定图案结构的最小线宽≥1mm。
作为较为优选的实施方案之一,步骤(1)中所述的印刷工艺包括柔版印刷工艺或丝网印刷工艺。
作为较为优选的实施方案之一,步骤(1)中所述高分子材料包括可被溶解去除的线性高分子材料或者可被剥离去除的分子量较大的线性高分子材料或交联高分子材料。
优选的,所述可被溶解去除的线性高分子材料可选自聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮等。所述可被剥离的线性高分子材料可选自聚乙烯、聚氯乙烯等,所述可被剥离的交联高分子材料可选自环氧树脂、聚乙烯-醋酸乙烯共聚树脂、氯醋树脂或聚氯乙烯树脂,但均不限于此。
作为较为优选的实施方案之一,步骤(2)包括:将碳纳米管分散液印刷或涂布到基材表面并且至少除去其中的溶剂,从而至少在基材表面的高分子图案层以外的区域形成主要由碳纳米管组成的透明导电层。
作为较为优选的实施方案之一,步骤(2)中的印刷工艺包括凹版印刷工艺或柔版印刷工艺,而涂布工艺包括微凹涂布、狭缝涂布或刮刀涂布等工艺,且不限于此。
作为较为优选的实施方案之一,步骤(2)具体包括:使用印刷的方法在基材表面的高分子图案层以外区域覆设主要由碳纳米管形成的透明导电层,或者采用涂布的方法在基材表面整版涂布主要由碳纳米管形成的透明导电层。
所述碳纳米管分散液包含0.01-5wt%碳纳米管、0.1-20wt%分散剂,其余部分包含水。
作为较为优选的实施方案之一,步骤(3)还包括:在除去所述高分子图案层或高分子图案层及其表面的透明导电层之后,对保留在基材表面的透明导电层依次进行干燥、酸洗、水洗和再干燥处理,制得图案化碳纳米管透明导电薄膜;
所述酸洗操作中采用的酸包括浓度为3-7mol/L的硫酸、浓度为3-10mol/L盐酸或浓度为3-14mol/L硝酸。
进一步的,所述基材包括柔性透明基材,所述柔性透明基材包括PET、PE、PC、PMMA或PSt透明薄膜。
本发明的另一目的旨在提供一种图案化碳纳米管透明导电薄膜的生产系统,包括:
至少用于在基材表面形成具有设定图案结构的高分子图案层的第一装置;
至少用于在基材表面高分子图案层以外的区域形成主要由碳纳米管形成的透明导电层的第二装置;
至少用于提供能够溶去所述高分子图案层的溶剂,或至少能够机械剥离所述高分子图案层,而将与设定图案结构互补的透明导电层保留于基材表面的第三装置;
以及,用于使基材从所述第一装置、第二装置和第三装置之间连续通过的输送装置。
作为较为优选的实施方案之一,所述第一装置包括:
至少用于将高分子材料溶液按照设定图案结构印刷至基材表面的第一印刷装置,以及,
用于将印刷在基材表面的高分子材料溶液固化并形成高分子图案层的第一固化装置;
所述第二装置包括:
至少用于将碳纳米管分散液印刷或涂布至基材表面的高分子图案层以外区域的第二印刷或涂布装置,以及,
用于将印刷或涂布在基材表面的碳纳米管分散液烘干并形成透明导电层的第二烘干装置。
作为较为优选的实施方案之一,所述第一印刷装置包括柔版印刷机或丝网印刷机;
所述第二印刷装置包括凹版印刷机或柔版印刷机,所述涂布装置包括微凹涂布机、狭缝涂布机或刮刀涂布机。
作为较为优选的实施方案之一,该生产系统还可包括:
用于将经第三装置处理后的、主要由保留在基材表面的透明导电层与基材组成的图案化碳纳米管透明导电薄膜烘干的第三烘干装置。
作为较为优选的实施方案之一,该生产系统还可包括:
用于对经第三烘干装置处理后的图案化碳纳米管透明导电薄膜进行酸洗处理的酸洗装置,
用以将酸洗处理后残留于图案化碳纳米管透明导电薄膜表面的酸和杂质去除的水洗装置,以及,
用于将经水洗装置处理后的图案化碳纳米管透明导电薄膜烘干的第四烘干装置。
前述第一固化装置可采用热风、红外等热固化或紫外光固化等固化设备,第二~第四烘干装置可选用热风、红外等热烘干设备。
作为较为优选的实施方案之一,所述基材采用连续的柔性透明基材,所述输送装置包括设于所述生产系统上游的放料单元及设于所述生产系统下游的收料单元。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1、采用柔版印刷/丝网印刷、凹版印刷/微凹涂布的全印刷技术高效率生产图案化碳纳米管透明导电薄膜,所需设备简单、成本低廉、工艺参数易控制、可实现柔性透明导电膜的大面积、连续制备,并且所获柔性碳纳米管薄膜导电性好、透光率高,为替代当前广泛使用的ITO薄膜创造了良好的条件;
2、本发明优选通过高分子材料形成设定图案结构的高分子图案层,经溶剂洗除或直接剥离后残留下的碳管薄膜形成所需的电极图案,该方法与现有激光蚀刻图案化工艺相比,成本低廉、工艺简单,能高效率的实现大面积、大线宽图案化碳纳米管透明导电薄膜制备。
附图说明
图1为本发明一较佳实施方案中一种图案化碳纳米管透明导电薄膜的生产工艺流程图;
图2为本发明一较佳实施方案中一种图案化碳纳米管透明导电薄膜的生产原理示意图;
附图标记说明:1-绝缘材料层、2-碳纳米管分散液、3-碳纳米管透明导电层、4-柔性透明基底、5-图案化碳纳米管透明导电薄膜。
具体实施方式
如前所述,本发明提供了一种图案化碳纳米管透明导电薄膜的生产方法及系统,其能够实现,特别是以全印刷的方式实现大面积、大线宽、连续的、高质量的图案化碳纳米管透明导电薄膜的制备。
具体而言,作为本发明的一个方面,其提供的一种图案化碳纳米管透明导电薄膜的生产方法包括如下步骤:
(1)在基材表面采用印刷等工艺覆设具有设定图案结构的高分子图案层;
(2)至少在基材表面高分子图案层以外的区域采用印刷等工艺覆设主要由碳纳米管形成的透明导电层;
(3)以能够溶解所述高分子图案层的溶剂至少除去所述高分子图案层,或直接机械剥离所述高分子图案层或高分子图案层及其表面的碳纳米管层,而保留与设定图案结构互补的透明导电层,制得图案化碳纳米管透明导电薄膜。
而作为本发明的另一个方面,其提供的一种图案化碳纳米管透明导电薄膜的生产系统可包括:
用于在基材表面以印刷等工艺覆设具有设定图案结构的高分子图案层的第一装置;
以印刷或涂布等工艺至少在基材表面的高分子图案层以外区域覆设主要由碳纳米管形成的透明导电层的第二装置;
以能够溶去所述高分子图案层的溶剂至少除去所述高分子图案层,或直接机械剥离所述高分子图案层或高分子图案层及其表面的碳纳米管层,而将具有与设定图案结构互补的透明导电层保留于基材表面的第三装置;
以及,用于使基材从所述第一装置、第二装置和第三装置之间连续通过的输送装置。
其中,所述第一装置包括:
至少用于将高分子材料溶液按照设定图案结构印刷至基材表面的第一印刷装置,以及,
用于将印刷在基材表面的高分子材料溶液固化并形成高分子图案层的第一固化装置;
所述第二装置包括:
至少用于将碳纳米管分散液印刷或涂布至基材表面的第二印刷装置或涂布装置,以及,
用于将印刷在基材表面的碳纳米管分散液烘干并形成透明导电层的第二烘干装置。
而作为本发明的较佳的应用例之一,其实现过程可以包括:采用柔版印刷或丝网印刷将高分子材料溶液印刷到柔性透明材料表面形成具有设定图案结构的高分子图案层;采用凹版印刷或柔版印刷的方法将自制的、均一的碳纳米管分散液印刷到柔性材料表面高分子图案层以外的区域形成所需的电极图案,或采用微凹涂布或狭缝涂布或逗号刮刀涂布的方法将此碳纳米管分散液涂布到整个基材表面;以溶剂洗去或机械剥离柔性材料上的高分子图案层或高分子图案层及其表面的碳纳米管层,经酸洗、烘干即得图案化的碳纳米管透明导电薄膜。
显然,本发明的生产方法不仅工艺简单、成本低廉,且具有极高的生产效率。
更为具体的,参阅图1-图2,前述较佳的应用例可以包括如下步骤:
(1)采用柔版印刷将高分子溶液印刷到透明柔性基底4表面,经烘箱烘干,形成具有设定图案结构的高分子图案层(亦可认为是绝缘材料层1);
(2)采用微凹涂布的方法将自制的、均一的碳纳米管分散液2涂布到整个柔性基材表面,再经烘箱烘干,形成碳纳米管透明导电层3;
(3)采用机械剥离的方法除去柔性材料表面的高分子图案层及其表面的碳纳米管层,只留下与设定图案结构互补的碳纳米管透明导电层,酸洗除去碳纳米管表面残留的表面活性剂等杂质,再经水洗至中性,烘干即可制得图案化碳纳米管透明导电薄膜5。
前述高分子可以选用可被剥离去除的线性高分子,例如聚乙烯、聚氯乙烯,也可选用可被剥离去除的交联高分子材料,例如环氧树脂、聚乙烯-醋酸乙烯共聚树脂、氯醋树脂或聚氯乙烯树脂等,但不限于此。
前述第一设定图案结构的最小线宽≥1mm。
前述透明柔性材料可以为PET、PE、PC、PMMA、PSt的高分子透明薄膜,但不限于此。
前述碳纳米管可以选用单壁碳纳米管,而所述碳纳米管分散液组成可以为:碳纳米管0.01wt%-5wt%、分散剂0.1wt%-20wt%,其余部分包括水。
其中,所述分散剂可以选自表面活性剂、有机酸、高分子多糖和DNA大分子中的任意一种或多种组合,但不限于此。
前述步骤(1)中的设定高分子图案为步骤(3)中的电极图案的互补图案,其主要是为步骤(3)中形成所需的电极图案做准备,而步骤(3)中的图案为所需的电极图案。
前述步骤(3)中于酸洗时采用的酸可以为硫酸、盐酸、硝酸,其浓度可以根据实际需要而调整,例如,硫酸浓度可以为3-7mol/L,盐酸的浓度可以3-10mol/L,硝酸浓度可以为3-14mol/L。
前述固化方式可以为热风、红外等热固化或紫外光固化,干燥方式可以为热风干燥、红外干燥或红外加热风干燥,干燥温度为60℃-140℃。
又及,前述柔性透明材料于柔版印刷机、微凹涂布机、烘干机、机械剥离室等设备之间的行进速度可以根据实际应用的需要而调整,继而控制整个产线的生产速度,比如,可控制为5m/min-20m/min,而相应的,柔性透明材料的放卷张力和放卷张力等亦可根据实际情况调整。
以下结合若干更为具体的实施例对本发明的技术方案做进一步详细的说明,但本发明的范围不可理解为仅限于这些实施例。
实施例1
将聚乙烯醇(AH-26)溶解在水中,得到粘稠的聚乙烯醇(AH-26)水溶液,将该溶液倒入到柔版印刷机的墨槽中;将配置好的碳纳米管分散液(浓度为0.5wt%)加入到凹版印刷机的墨槽中;启动机器按钮,调节机械转速为5m/min,调节放卷张力为5kg,收卷张力为5.5kg,调节烘箱一、烘箱二、烘箱三和烘箱四的烘干温度为100℃;待烘箱温度升至设定温度,按动开始按钮,在导膜的牵引下,PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜走动流程可参考图1,先通过柔版印刷机将聚乙烯醇(AH-26)水溶液印刷到PET薄膜上,随即将其导入烘箱一,在100℃热风下干燥,使形成具有设定结构图案的聚乙烯醇涂料层;干燥后该PET被输送到凹版印刷机中,通过设备精确定位,采用凹版印刷的方法在PET表面的设定图案结构以外的区域印刷上碳纳米管分散液,导入烘箱二干燥即形成具有与设定图案结构互补的碳纳米管透明导电层,此时烘箱干燥方式为红外加热风干燥,干燥温度为100℃;随后,PET被导入淋洗室用市水洗去其表面的聚乙烯醇(AH-26),只留下与设定图案结构互补的碳纳米管层,进入烘箱三干燥,烘箱干燥方式为热风干燥,干燥温度为100℃,干燥完毕进入酸洗槽中使用14mol/L硝酸溶液洗去残留在碳纳米管表面分散剂等杂质,出酸洗槽后进入淋洗室用高纯水淋洗除去表面的杂质和酸,进入烘箱四干燥,干燥方式为热风干燥,温度为100℃,出料收卷即得大面积的图案化的碳纳米管透明导电薄膜。
实施例2
将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解在水中,得到粘稠的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)水溶液,将该溶液倒入到柔版印刷机的墨槽中;将配置好的碳纳米管分散液(浓度为0.5wt%)加入到微凹涂布机的墨槽中;启动机器按钮,调节机械转速为5m/min,调节放卷张力为5kg,收卷张力为5.5kg,调节烘箱一、烘箱二、烘箱三和烘箱四的烘干温度为100℃;待烘箱温度升至设定温度,按动开始按钮,在导膜的牵引下,PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜走动流程可参考图1,先通过柔版印刷机将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)水溶液印刷到PET薄膜上,随即将其导入烘箱一,在100℃热风下干燥,使其形成具有设定图案结构的PVP涂层;干燥后的PET被输送到微凹涂布机中采用微凹涂布的方法在整个PET表面涂布上碳纳米管分散液,随即导入烘箱二干燥,在整个PET表面形成碳纳米管层,此时烘箱干燥方式为红外加热风干燥,干燥温度为100℃;干燥完毕,该PET被导入淋洗室用市水洗去聚乙烯吡咯烷酮(PVP)及其表面的碳纳米管,只留下与设定图案结构互补的碳纳米管层,进入烘箱三干燥,烘箱干燥方式为热风干燥,干燥温度为100℃;干燥完毕进入10mol/L盐酸溶液洗去残留在碳纳米管表面分散剂等杂质,出酸洗槽后进入淋洗室用高纯水淋洗除去表面的杂质和酸,进入烘箱四干燥,干燥方式为热风干燥,温度为100℃,出料收卷即得大面积的图案化的碳纳米管透明导电薄膜。
实施例3
将环氧树脂溶解在乙酸乙酯中,得到粘稠的环氧树脂的乙酸乙酯溶液,将该溶液倒入到柔版印刷机的墨槽中;将配置好的碳纳米管分散液(浓度为0.5wt%)加入到凹版印刷机的墨槽中;启动机器按钮,调节机械转速为5m/min,调节放卷张力为5kg,收卷张力为5.5kg,调节烘箱一和烘箱三的烘干温度为80℃,调节烘箱二和烘箱四的烘干温度为100℃;待烘箱温度升至设定温度,按动开始按钮,在导膜的牵引下,PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜走动流程可参考图1,先通过柔版印刷机将环氧树脂的乙酸乙酯溶液印刷到PET薄膜上,随即将其导入烘箱一,在80℃热风下干燥,使形成具有设定结构图案的环氧树脂涂层;干燥后的PET被输送到凹版印刷机中,通过设备精确定位,采用凹版印刷的方法在PET表面的设定图案结构以外的区域印刷上碳纳米管分散液,导入烘箱二干燥即形成碳纳米管透明导电层,此时烘箱干燥方式为红外加热风干燥,干燥温度为100℃;随后,该PET被导入淋洗室用乙酸乙酯洗去表面环氧树脂,只留下带有与设定图案结构互补的碳纳米管层,进入烘箱三干燥,烘箱干燥方式为热风干燥,干燥温度为80℃,干燥完毕进入7mol/L硫酸溶液洗去残留在碳纳米管表面分散剂等杂质,出酸洗槽后进入淋洗室用高纯水淋洗除去表面的杂质和酸,进入烘箱四干燥,干燥方式为热风干燥,温度为100℃,出料收卷即得大面积的图案化的碳纳米管透明导电薄膜。
实施例4
将含有助剂的聚氯乙烯树脂溶液倒入到柔版印刷机的墨槽中;将配置好的碳纳米管分散液(浓度为0.5wt%)加入到微凹涂布机的墨槽中;启动机器按钮,调节机械转速为5m/min,调节放卷张力为5kg,收卷张力为5.5kg,调节烘箱一烘干温度为120℃,调节烘箱二和烘箱三的烘干温度为100℃;待烘箱温度升至设定温度,按动开始按钮,在导膜的牵引下,先通过柔版印刷机将聚氯乙烯树脂溶液印刷到PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)薄膜上,随即将其导入烘箱一,在120℃热风下干燥,使形成具有设定图案结构的聚氯乙烯树脂涂料层;干燥后的PET被输送到微凹涂布机中,采用微凹涂布的方法在整个PET表面涂布上碳纳米管分散液,导入烘箱二干燥即形成碳纳米管透明导电层,此时烘箱干燥方式为红外加热风干燥,干燥温度为100℃;随后,该PET被导入剥离室,通过机械剥离除去PET表面的聚氯乙烯树脂层及聚氯乙烯树脂层表面的碳纳米管层,只留下与设定聚氯乙稀醇图案结构互补的碳纳米管层;剥离完毕该PET被导入酸洗室,浸入10mol/L的硝酸溶液洗去残留在碳纳米管表面的分散剂等杂质,出酸洗槽后进入淋洗室用高纯水淋洗除去表面的杂质和酸,进入烘箱三干燥,干燥方式为热风干燥,温度为100℃,出料收卷即得大面积的图案化的碳纳米管透明导电薄膜。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的认识并能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围,凡根据本发明精神实质所作的等效变化或者休息,都应涵盖在本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种图案化碳纳米管透明导电薄膜的生产方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)在基材表面覆设具有设定图案结构的高分子图案层;
(2)至少在基材表面的高分子图案层以外区域覆设主要由碳纳米管形成的透明导电层;
(3)以能够溶去所述高分子图案层的溶剂至少除去所述高分子图案层,或直接剥离所述高分子图案层或高分子图案层及其表面的透明导电层,而保留与设定图案结构互补的透明导电层,制得图案化碳纳米管透明导电薄膜。
2.根据权利要求1所述的图案化碳纳米管透明导电薄膜的生产方法,其特征在于,步骤(1)包括:采用印刷工艺将高分子溶液印刷至基材表面并经固化后形成具有设定图案结构的高分子图案层。
3.根据权利要求2所述的图案化碳纳米管透明导电薄膜的生产方法,其特征在于,步骤(1)中的印刷工艺包括柔版印刷工艺和丝网印刷工艺。
4.根据权利要求1或2所述的图案化碳纳米管透明导电薄膜的生产方法,其特征在于,所述高分子材料包括可被溶解去除的线性高分子材料或者可被剥离的线性高分子材料或交联高分子材料。
5.根据权利要求4所述的图案化碳纳米管透明导电薄膜的生产方法,其特征在于,所述可被溶解去除的线性高分子材料包括聚乙烯醇、聚丙烯酰胺或聚乙烯吡咯烷酮;所述可被剥离的线性高分子材料包括聚乙烯或聚氯乙烯,所述可被剥离的交联高分子材料包括环氧树脂、聚乙烯-醋酸乙烯共聚树脂、氯醋树脂或聚氯乙烯树脂。
6.根据权利要求1所述的图案化碳纳米管透明导电薄膜的生产方法,其特征在于,步骤(2)包括:将碳纳米管分散液印刷或涂布到基材表面并且至少除去其中的溶剂,从而至少在基材表面的高分子图案层以外区域形成主要由碳纳米管组成的透明导电层。
7.根据权利要求6所述的图案化碳纳米管透明导电薄膜的生产方法,其特征在于,步骤(2)中的印刷工艺包括凹版印刷或柔版印刷工艺,而涂布工艺包括微凹涂布、狭缝涂布或刮刀涂布工艺。
8.根据权利要求7所述的图案化碳纳米管透明导电薄膜的生产方法,其特征在于,步骤(2)具体包括:将碳纳米管分散液印刷或涂布到基材表面,再经烘干形成主要由碳纳米管组成的透明导电层;
所述碳纳米管分散液包含0.01-5wt%碳纳米管、0.1-20wt%分散剂,其余部分包含水。
9.根据权利要求1所述的图案化碳纳米管透明导电薄膜的生产方法,其特征在于,步骤(3)还包括:在除去所述高分子图案层或高分子图案层及其表面的透明导电层之后,对保留在基材表面的透明导电层依次进行干燥、酸洗、水洗和再干燥处理,制得图案化碳纳米管透明导电薄膜;
所述酸洗操作中采用的酸包括浓度为3-7mol/L的硫酸、浓度为3-10mol/L盐酸或浓度为3-14mol/L硝酸。
10.根据权利要求1所述的图案化碳纳米管透明导电薄膜的生产方法,其特征在于,所述基材包括柔性透明基材,所述柔性透明基材包括PET、PE、PC、PMMA或PSt透明薄膜。
11.一种图案化碳纳米管透明导电薄膜的生产系统,其特征在于,包括:
用于在基材表面形成具有设定图案结构的高分子图案层的第一装置;
至少用于在基材表面的高分子图案层以外区域形成主要由碳纳米管形成的透明导电层的第二装置;
至少用于提供能够溶去所述高分子图案层的溶剂,或至少能够通过机械剥离除去所述高分子图案层,而将与设定图案结构互补的透明导电层保留于基材表面的第三装置;
以及,用于使基材从所述第一装置、第二装置和第三装置之间连续通过的输送装置。
12.根据权利要求11所述的图案化碳纳米管透明导电薄膜的生产系统,其特征在于:
所述第一装置包括:
至少用于将高分子溶液按照设定图案结构印刷至基材表面的第一印刷装置,以及,
用于将印刷在基材表面的高分子材料溶液固化并形成高分子图案层的第一固化装置;
所述第二装置包括:
至少用于将碳纳米管分散液印刷或涂布至基材表面高分子图案层以外区域的第二印刷或涂布装置,以及,
用于将印刷或涂布在基材表面的碳纳米管分散液烘干并形成透明导电层的第二烘干装置。
13.根据权利要求12所述的图案化碳纳米管透明导电薄膜的生产系统,其特征在于:
所述第一印刷装置包括柔版印刷机或丝网印刷机;
所述第二印刷装置包括凹版印刷机或柔版印刷机,所述涂布装置包括微凹涂布机、狭缝涂布机或刮刀涂布机。
14.根据权利要求12所述的图案化碳纳米管透明导电薄膜的生产系统,其特征在于,它还包括:
用于将经第三装置处理后的,主要由保留在基材表面的透明导电层与基材组成的图案化碳纳米管透明导电薄膜烘干的第三烘干装置。
15.根据权利要求14所述的图案化碳纳米管透明导电薄膜的生产系统,其特征在于,它还包括:
用于对经第三烘干装置处理后的图案化碳纳米管透明导电薄膜进行酸洗处理的酸洗装置,
用以将酸洗处理后残留于图案化碳纳米管透明导电薄膜表面的酸去除的水洗装置,以及,
用于将经水洗装置处理后的图案化碳纳米管透明导电薄膜烘干的第四烘干装置。
16.根据权利要求11-15中任一项所述的图案化碳纳米管透明导电薄膜的生产系统,其特征在于,所述基材采用连续的柔性透明基材,所述输送装置包括设于所述生产系统上游的放料单元及设于所述生产系统下游的收料单元。
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