CN103947002B - 并入了添加剂的透明导体以及相关的制造方法 - Google Patents

Abstract

透明导体包含导电性陶瓷的膜。添加剂至少部分地并入膜中。添加剂是导电性的和半导电的至少一种，并且至少一种添加剂具有至少3的纵横比。

Description

并入了添加剂的透明导体以及相关的制造方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年6月28日提交的美国临时申请号61/502,169、2011年10月17日提交的美国临时申请号61/547,983、2011年6月28日提交的美国临时申请号61/502,174、2011年10月17日提交的美国临时申请号61/547,995、2011年6月28日提交的美国临时申请号61/502,180、2011年10月17日提交的美国临时申请号61/548,001、2011年11月16日提交的美国临时申请号61/560,475和2011年11月23日提交的美国临时申请号61/563,454的权益，其公开内容通过引用以其全文并入本文。

发明领域

本发明一般而言涉及并入了添加剂的结构。更具体而言，本发明涉及并入了添加剂的透明导体，以赋予改进的功能比如导电性。

背景技术

透明导体允许光透射，同时提供导电通路，用于电流流过包含透明导体的装置。传统地，透明导体形成为掺杂的金属氧化物的涂层，比如掺杂锡的氧化铟(或ITO)，其布置在玻璃或塑料膜衬底上面。ITO涂层一般通过利用干法形成，比如通过利用专门的物理气相沉积(例如，溅射)或专门的化学气相沉积技术。所得的涂层可展现良好的透明度和良好的导电性。然而，这些技术的缺点包括高成本、高过程复杂性、强的能量需要、装置的高资本支出以及差的生产率。

针对此背景，需要开发本文所述的透明导体和相关制造方法。

发明内容

本发明的一个方面涉及透明导体。在一个实施方式中，透明导体包含导电性陶瓷的膜。添加剂至少部分地并入膜中。添加剂是导电性的和半导电的至少一种，并且至少一种添加剂具有至少3的纵横比。

在另一个实施方式中，透明导体包含具有嵌入表面的陶瓷材料。添加剂至少部分地嵌入陶瓷材料中，并且定位在邻近嵌入表面的嵌入区域中。嵌入区域的厚度不大于陶瓷材料整体厚度的50%，并且添加剂是导电性的和半导电的至少一种。在一些实施中，透明导体还包含邻近嵌入表面并且覆盖从陶瓷材料暴露的添加剂的部分的外涂层。

也考虑了本发明的其它方面和实施方式。前面的发明内容和下面的详述不旨在将本发明限于任何具体实施方式，而仅仅在于描述本发明的一些实施方式。

附图简述

为了更好地理解本发明一些实施方式的性质和目的，应当结合附图参阅下面的详述。

图1A和图1B图解了根据本发明实施方式实施的透明导体。

图2A至图2C图解了根据本发明实施方式的用于形成透明导体的制造方法。

图3A和图3B分别图解了根据本发明实施方式的“不足嵌入(under-embedding)”和“过度嵌入(over-embedding)”的情况。

图4至图8图解了根据本发明实施方式的用于形成透明导体的制造方法。

图9图解了根据本发明实施方式的LCD。

图10图解了根据本发明实施方式的用于LCD的滤色片。

图11图解了根据本发明实施方式的薄膜太阳能电池。

图12图解了根据本发明实施方式的投射电容式触摸屏装置。

图13图解了根据本发明实施方式的OLED发光装置。

图14图解了根据本发明实施方式的电子纸(e-paper)。

图15图解了根据本发明实施方式的智能窗(smart window)。

图16包含图解透明导体的热稳定性的显微镜图像。

图17包含图解透明导体的热稳定性的显微镜图像。

详述

定义

以下定义适用于关于本发明一些实施方式描述的一些方面。这些定义同样可以在本文得到扩展。

除非上下文另作清楚规定，否则如本文使用的，单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“所述(the)”包括多个指代物。因此，例如，除非上下文另作清楚规定，否则提到一个对象可包括多个对象。

如本文使用的，术语“组(set)”是指一个或多个对象的集合。因此，例如，一组对象可包括单个对象或多个对象。一个组的对象也可称作所述组的成员。一个组的对象可以是相同或不同的。在一些情况中，一个组的对象可共有一个或多个共同特征。

如本文使用的，术语“邻近”是指接近或邻接。邻近的对象可彼此间隔开，或者可彼此实际或直接接触。在一些情况中，邻近的对象可彼此连接，或者可彼此整体地形成。

如本文使用的，术语“连接”、“连接的”是指操作性耦接或链接。连接的对象可彼此直接耦接，或者可例如经由另一组对象彼此间接地耦接。

如本文使用的，术语“基本上”和“基本”是指相当大的程度或范围。当结合某一事件或情况使用时，该术语可以指所述事件或情况准确地发生的情形以及所述事件或情况近似地发生的情形，比如解释本文所述的制造方法的典型容限水平(tolerance level)。

如本文使用的，术语“任选的”和“任选地”是指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且这一描述包括所述事件或情况发生的情形以及所述事件或情况不发生的情形。

如本文使用的，相对性术语，例如“里面(inner)”、“内部(interior)”、“外面(outer)”、“外部(exterior)”、“顶部”、“底部”、“正面”、“背面”、“后面”、“上部”、“向上地”、“下部”、“向下地”、“垂直”、“垂直地”、“横向”、“横向地”、“在……之上(above)”及“在……之下(below)”是指例如根据附图，一组对象相对彼此的取向，但在制造或使用期间不要求这些对象的特定取向。

如本文使用的，术语“纳米范围”或“nm范围”是指约1nm至约1微米(“μm”)的尺寸范围。nm范围包括“较低nm范围”，指的是从约1nm到约10nm的尺寸范围；“中间nm范围”，指的是从约10nm到约100nm的尺寸范围；以及“较高nm范围”，指的是从约100nm到约1μm的尺寸范围。

如本文使用的，术语“微米范围”或“μm范围”是指约1μm至约1毫米(“mm”)的尺寸范围。μm范围包括“较低μm范围”，指的是从约1μm到约10μm的尺寸范围；“中间μm范围”，指的是从约10μm到约100μm的尺寸范围；以及“较高μm范围”，指的是从约100μm到约1mm的尺寸范围。

如本文使用的，术语“纵横比(aspect ratio)”是指对象的最大尺寸或范围与所述对象的其余尺寸或范围的平均值的比，其中所述其余尺寸相对彼此且相对最大尺寸正交。在一些情况中，对象的其余尺寸可基本上相同，并且所述其余尺寸的平均值可基本上对应于所述其余尺寸中的任一项。例如，圆柱体的纵横比是指圆柱体的长度与圆柱体截面直径的比。作为另一个实例，椭球体的纵横比是指椭球体的长轴与椭球体的短轴的比。

如本文使用的，术语“纳米级”对象是指具有至少一个在nm范围内的尺寸的对象。纳米级对象可具有任何的各种各样的形状，并且可由各种各样的材料形成。纳米级对象的实例包括纳米线(nanowire)、纳米管、纳米片(nanoplatelet)、纳米颗粒以及其它纳米结构。

如本文使用的，术语“纳米线”是指细长的纳米级对象，其基本上是实心的。一般地，纳米线具有nm范围内的横向尺寸(例如，以宽度、直径或者表示跨正交方向的平均值的宽度或直径形式的截面尺寸)、在μm范围内的纵向尺寸(例如，长度)以及约3或更大的纵横比。

如本文使用的，“纳米片”是指基本上实心的片状纳米级对象。

如本文使用的，术语“纳米管”是指细长的中空纳米级对象。一般地，纳米管具有nm范围内的横向尺寸(例如，以宽度、外径或者表示跨正交方向的平均值的宽度或外径形式的截面尺寸)、在μm范围内的纵向尺寸(例如，长度)以及约3或更大的纵横比。

如本文使用的，术语“纳米颗粒”是指球状的纳米级对象。一般地，纳米颗粒的各尺寸(例如，以宽度、直径或者表示跨正交方向的平均值的宽度或直径形式的截面尺寸)在nm范围内，并且纳米颗粒具有小于约3的纵横比，比如约1。

如本文使用的，术语“微米级”对象是指具有至少一个在μm范围内的尺寸的对象。一般地，微米级对象的各尺寸在μm范围内或超出μm范围。微米级对象可具有任何的各种各样的形状，并且可由各种各样的材料形成。微米级添加剂的实例包括微米线(microwire)、微米管、微米颗粒以及其它纳米结构。

如本文使用的，术语“微米线”是指细长的微米级对象，其基本上是实心的。一般地，微米线具有在μm范围内的横向尺寸(例如，以宽度、直径或者表示跨正交方向的平均值的宽度或直径形式的截面尺寸)以及约3或更大的纵横比。

如本文使用的，术语“微米管”是指细长的中空微米级对象。一般地，微米管具有在μm范围内的横向尺寸(例如，以宽度、外径或者表示跨正交方向的平均值的宽度或外径形式的截面尺寸)以及约3或更大的纵横比。

如本文使用的，术语“微米颗粒”是指球状的微米级对象。一般地，微米颗粒的各尺寸(例如，以宽度、直径或者表示跨正交方向的平均值的宽度或直径形式的截面尺寸)在μm范围内，并且微米颗粒具有小于约3的纵横比，比如约1。

如本文使用的，术语“陶瓷”是指无机的非金属材料，其可以是固体或类固体的。术语“陶瓷”包含结晶或部分结晶的材料以及非晶态或无定形材料，比如玻璃。术语“陶瓷”包含，但不限于，材料比如氧化物，如氧化铝、二氧化硅和二氧化钛；非氧化物，如碳化物、硼化物和氮化物；以及复合材料，如微粒增强或纤维增强的氧化物、非氧化物或氧化物和非氧化物的组合。

透明导体

本发明的实施方式涉及导电性的或半导电的添加剂，其被并入主体材料中以便用作透明导体或其它类型的导电性结构。透明导体的实施方式展现改进的性能(例如，较高的导电性和导热性以及较高的透光度)，以及由其结构、组成和制造方法引起的成本益处。在一些实施方式中，透明导体可通过表面嵌入方法制造，其中添加剂被物理地嵌入主体材料中，同时保持期望的主体材料特征(例如，透明度)并且赋予所得的透明导体额外的期望特征(例如，导电性)。在其它实施方式中，透明导体可通过将添加剂整体并入(bulkincorporation)主体材料中制造，或者通过用主体材料或主体材料前体外涂添加剂制造。在其它实施方式中，外涂层可以是主体材料或主体材料前体。

本文所述的某些透明导体的一个方面是在主体材料中提供垂直添加剂浓度梯度或分布(profile)，即，沿着主体材料厚度方向的梯度或分布。衬底或涂层内的整体并入旨在提供遍布衬底或涂层的相对均匀的垂直添加剂浓度分布。相较而言，根据添加剂在主体材料嵌入区域内的定位，本文描述的某些透明导体允许可变的、可控的垂直添加剂浓度分布。对于某些实施，添加剂在嵌入区域内的定位范围使得至少大部分(按重量、体积或数量密度计)添加剂被包含在嵌入区域内，比如，如此包含至少约60%(按重量、体积或数量密度计)的添加剂、如此包含至少约70%(按重量、体积或数量密度计)的添加剂、如此包含至少约80%(按重量、体积或数量密度计)的添加剂、如此包含至少约90%(按重量、体积或数量密度计)的添加剂或者如此包含至少约95%(按重量、体积或数量密度计)的添加剂。例如，基本上所有添加剂可定位在嵌入区域内，以便主体材料的其余部分基本上不含添加剂。对于某些应用，整体并入可用于代替或结合添加剂在嵌入区域内的定位。

添加剂可以是纳米级添加剂、微米级添加剂或其组合的形式。为了赋予导电性，添加剂可包含导电性材料、半导体或其组合。

添加剂还可以以结构化的或有图案的网格形式排列。例如，可使用金属纳米线的网格，其中网格中的每条线都是不透明的(例如<10μm、<5μm、<1μm)，但是由于每条线之间的间距，透明度仍可以高。这些有图案的网格可被印刷、蚀刻、照相显影、金属化、也或者经由其它技术。

导电材料的实例包括金属(例如，以银纳米线、铜纳米线和金纳米线形式的银、铜和金)、金属合金、基于碳的导体(例如，以碳纳米管、石墨烯和巴克球的形式)、导电性陶瓷(例如，任选地掺杂和透明的导电氧化物和硫属化物，比如任选地掺杂和透明的金属氧化物和硫属化物)、导电性聚合物(例如，聚苯胺、聚(乙炔)、聚(吡咯)、聚(噻吩)、聚(对亚苯基硫化物)、聚(对苯乙烯)(或PPV)、聚(3-烷基噻吩)、聚吲哚、聚芘、聚咔唑、聚、聚氮杂、聚(芴)、聚萘、黑色素、聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)(或PEDOT)、聚(苯乙烯磺酸酯)(或PSS)、PEDOT-PS、PEDOT-聚甲基丙烯酸(或PEDOT-PMA)、聚(3-己基噻吩)(或P3HT)、聚(3-辛基噻吩)(或P3OT)、聚(C-61-丁酸-甲酯)(或PCBM)和聚[2-甲氧基-5-(2’-乙基-己氧基)-1,4-苯乙烯](或MEH-PPV))以及其任意组合。关于金属氧化物和硫属化物的进一步细节在下面的部分中提及。

半导体材料的实例包括半导电聚合物、IVB族元素(例如，碳(或C)、硅(或Si)和锗(或Ge))、IVB-IVB族二元合金(例如，碳化硅(或SiC)和锗化硅(或SiGe))、IIB-VIB族二元合金(例如，硒化镉(或CdSe)、硫化镉(或CdS)、碲化镉(或CdTe)、氧化锌(或ZnO)、硒化锌(或ZnSe)、碲化锌(或ZnTe)和硫化锌(或ZnS))、IIB-VIB族三元合金(例如，碲化锌镉(或CdZnTe)、碲化镉汞(或HgCdTe)、碲化锌汞(或HgZnTe)和硒化锌汞(或HgZnSe))、IIIB-VB族二元合金(例如，锑化铝(或Al Sb)、砷化铝(或AlAs)、氮化铝(或AlN)、磷化铝(或AlP)、氮化硼(或BN)、磷化硼(或BP)、砷化硼(或BAs)、锑化镓(或GaSb)、砷化镓(或GaAs)、氮化镓(或GaN)、磷化镓(或GaP)、锑化铟(或InSb)、砷化铟(或InAs)、氮化铟(或InN)和磷化铟(或InP))、IIIB-VB族三元合金(例如，砷化镓铝(或AlGaAs或Al_xGa_1-xAs)、砷化镓铟(或InGaAs或In_xGa_1-xAs)、磷化镓铟(或InGaP)、砷化铟铝(或AlInAs)、锑化铟铝(或AlInSb)、氮砷化镓(或GaAsN)、磷砷化镓(或GaAsP)、氮化镓铝(或AlGaN)、磷化镓铝(或AlGaP)、氮化镓铟(或InGaN)、锑砷化铟(或InAsSb)和锑化镓铟(或InGaSb))、IIIB-VB族四元合金(例如，磷化铟镓铝(或AlGaInP)、磷砷化镓铝(或AlGaAsP)、磷砷化镓铟(或InGaAsP)、磷砷化铟铝(或AlInAsP)、氮砷化镓铝(或AlGaAsN)、氮砷化镓铟(或InGaAsN)、氮砷化铝铟(或InAlAsN)和氮锑砷化镓(或GaAsSbN))以及IIIB-VB族五元合金(例如，锑砷氮化铟镓(或GaInNAsSb)和磷锑砷化铟镓(或GaInAsSbP))、IB-VIIB族二元合金(例如，氯化亚铜(或CuCl))、IVB-VIB族二元合金(例如，硒化铅(或PbSe)、硫化铅(或PbS)、碲化铅(或PbTe)、硫化锡(或SnS)和碲化锡(或SnTe))、IVB-VIB族三元合金(例如，碲化锡铅(或PbSnTe)、碲化锡铊(或Tl₂SnTe₅)和碲化锗铊(或Tl₂GeTe₅))、VB-VIB族二元合金(例如，碲化铋(或Bi₂Te₃))、IIB-VB族二元合金(例如，磷化镉(或Cd₃P₂)、砷化镉(或Cd₃As₂)、锑化镉(或Cd₃Sb₂)、磷化锌(或Zn₃P₂)、砷化锌(或Zn₃As₂)和锑化锌(或Zn₃Sb₂))，以及IB族(或11族)元素、IIB族(或12族)元素、IIIB族(或13族)元素、IVB族(或14族)元素、VB族(或15族)元素、VIB族(或16族)元素以及VIIB族(或17族)元素的其它二元、三元、四元或更高级合金，例如硒化镓铟铜(或CIGS)，以及其任意组合。

添加剂可包括，例如，金属或半导电的纳米颗粒、纳米线(例如，银、铜或锌)、纳米板(nanoplate)、纳米片(nanoflake)、纳米纤维、纳米棒、纳米管(例如，碳纳米管、多壁纳米管(“MWNT”)、单壁纳米管(“SWNT”)、双壁纳米管(“DWNT”)、石墨化或改性的纳米管)、富勒烯、巴克球、石墨烯、微米颗粒、微米线、微米管、芯-壳纳米颗粒或微米颗粒、芯-多壳纳米颗粒或微米颗粒、芯-壳纳米线，以及具有基本上为管状、立方形、球形或锥形的形状并且特征为非晶形、结晶、正方晶系、六方晶系、三角晶系、斜方晶系、单斜晶系或三斜晶系的其它添加剂，或其任意组合。

芯-壳纳米颗粒和芯-壳纳米线的实例包括具有铁磁芯(例如，铁、钴、镍、锰以及其氧化物和与这些元素中的一种或多种形成的合金)以及由金属、金属合金、金属氧化物、碳或其任意组合(例如，银、铜、金、铂、导电氧化物或硫属化物、石墨烯以及本文作为合适的添加剂列出的其它材料)形成的壳的那些。芯-壳纳米线的具体实例是具有银芯和在银芯周围用于减少或防止银芯氧化的金壳(或者铂壳或另一类型的壳)的芯-壳纳米线。芯-壳纳米线的另一个实例是具有银芯(或者由另一种金属或其它导电性材料形成的芯)、具有由下列的一种或多种形成的壳或其它涂层的芯-壳纳米线：(a)导电聚合物，比如聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)(或PEDOT)和聚苯胺(或PANI)；(b)导电氧化物、硫属化物和陶瓷(例如，通过溶胶-凝胶、化学气相沉积、物理气相沉积、等离子体增强的化学气相沉积或者化学浴沉积沉积的)；(c)超薄层形式的绝缘体，比如聚合物、SiO₂、BaTiO和TiO₂；以及(d)金属薄层，比如金、铜、镍、铬、钼和钨。可期望这种涂布的或芯-壳形式的纳米线赋予导电性，同时避免或减少与主体材料的不利的相互作用，比如在金属如银存在下的潜在变黄或其它变色、氧化(例如，银/金芯/壳纳米线可由于金壳而具有大幅降低的氧化)和硫化(例如，银/铂芯/壳纳米线可由于铂壳而具有大幅降低的硫化)。

对于某些实施，可期望例如呈纳米线、纳米管和其组合形式的高纵横比添加剂。例如，期望的添加剂包括由碳或其它材料形成的纳米管(例如MWNT、SWNT、石墨化的MWNT、石墨化的SWNT、改性的MWNT、改性的SWNT和含聚合物的纳米管)；由金属、金属氧化物、金属合金或其它材料形成的纳米线(例如，银纳米线、铜纳米线、氧化锌纳米线(未掺杂，或掺杂有例如铝、硼、氟等)、氧化锡纳米线(未掺杂，或掺杂有例如氟)、氧化锡镉纳米线、ITO纳米线、含聚合物的纳米线和金纳米线)，以及导电性的或半导电的并且具有各种形状——无论是圆柱形、球形、锥形还是其它形状——的其它材料。添加剂的额外实例包括由活性碳、石墨烯、碳黑、科琴碳黑(ketjen black)形成的那些以及由金属、金属氧化物、金属合金或其它材料形成的纳米颗粒(例如，银纳米颗粒、铜纳米颗粒、氧化锌纳米颗粒、ITO纳米颗粒和金纳米颗粒)。

主体材料可具有各种形状和大小，可为透明、半透明或不透明的，可为柔性、可弯曲、可折叠或刚性的，可为电磁不透明或电磁透明的，并且可为导电性的、半导电的或绝缘的。主体材料可以是作为衬底的层、膜或片的形式，或者可以是布置在衬底或另一种材料上面的一个涂层或多个涂层的形式。合适的主体材料的实例包括陶瓷，比如介电或非导电性陶瓷(例如，SiO₂型玻璃；SiO_x型玻璃；TiO_x型玻璃；SiO_x型玻璃的其它钛、铈、镁类似物；旋涂式玻璃；由溶胶-凝胶加工形成的玻璃、硅烷前体、硅氧烷前体、硅酸盐前体、原硅酸四乙酯、硅烷、硅氧烷、磷硅酸盐、旋涂式玻璃、硅酸盐、硅酸钠、硅酸钾、玻璃前体、陶瓷前体、倍半硅氧烷、金属倍半硅氧烷(metallasilsesquioxanes)、多面体低聚倍半硅氧烷、卤代硅烷、溶胶-凝胶、硅-氧氢化物、硅酮、锡氧烷、硅硫烷、硅氮烷、聚硅氮烷、茂金属、二氯二茂钛、二氯二茂钒；以及其它类型的玻璃)、导电性陶瓷(例如，任选地掺杂和透明的导电氧化物和硫属化物，比如任选地掺杂和透明的金属氧化物和硫属化物)及其组合。合适的主体材料的额外实例包括上面作为用于添加剂的合适的材料列举的导电性材料和半导体。所述主体材料可以是，例如，n-掺杂、p掺杂或未掺杂的。关于金属氧化物和硫属化物的进一步细节在下面的部分中提及。

在一些实施方式中，使添加剂限制于主体材料的“平面”或“平面状(planar-like)”的嵌入区域可使得添加剂的拓扑无序减少，并且使添加剂之间结形成的发生增加，由此改进导电性。尽管嵌入区域有时被称为“平面”，但应当理解，这种嵌入区域一般不严格地为二维的，因为添加剂本文通常是三维的。而“平面”可以以相对的含义使用，其中添加剂在主体材料的某一区域内具有相对薄的、平板状的(或分层的)局部浓度，并且其中添加剂基本不存在于主体材料的其余部分中。注意，添加剂的局部浓度就其可以是非平坦的含义而言，其可以是非平面的。例如，添加剂可集中在主体材料的较薄区域中，所述区域的特点是相对一个或多个轴的弯曲，并且添加剂基本不存在于主体材料的其余部分中。还将理解，嵌入区域可称为“平面”，即使这一嵌入区域可具有大于(例如数倍于)添加剂的特征尺寸的厚度。一般而言，嵌入区域可邻近主体材料的一侧、邻近主体材料的中间或邻近沿主体材料厚度方向的任何任意位置定位，并且多个嵌入区域可邻近于彼此定位或在主体材料内彼此间隔分开。每个嵌入区域可包括一种或多种类型的添加剂，并且嵌入区域(其定位于相同主体材料中)可包括不同类型的添加剂。在一些实施方式中，通过将导电性添加剂限制于主体材料的一组“平面”嵌入区域(与随机分布于整个主体材料中相对)，每单位面积指定量的添加剂可以达到较高的导电性。未限制于嵌入区域的任何添加剂代表过量的添加剂，其可以忽略。

在一些实施方式中，透明导体可具有嵌入或以其它方式并入主体材料的添加剂，按体积计约10%(或更低，比如约0.1%)嵌入于嵌入表面中并且按体积计上至约100%嵌入于嵌入表面中；并且可具有以不同的表面积覆盖率，比如从约0.1%的表面覆盖率(或更低，比如当嵌入区域全部在表面之下时或者当添加剂完全被主体材料包封时为0%)上至约99.9%(或更大)的表面积覆盖率。例如，就相对于添加剂总体积的嵌入于嵌入表面之下的添加剂体积而言，至少一种添加剂可具有在约0%至约100%，例如约10%至约50%，或约50%至约100%范围内的嵌入体积百分比(或添加剂群体可具有平均嵌入体积百分比)。

一些实施方式的透明导体可具有厚度大于所用添加剂的特征尺寸(例如，对于纳米线，大于单个纳米线的直径或所有纳米线的平均直径)的嵌入区域，并且添加剂大体上限制于厚度小于主体材料总厚度的嵌入区域。例如，嵌入区域的厚度可不大于主体材料总厚度的约80%，比如不大于总厚度的约50%、不大于总厚度的约40%、不大于总厚度的约30%、不大于总厚度的约20%、不大于总厚度的约10%、或不大于总厚度的约5%。在其它实施方式中，添加剂可遍及主体材料内的较大体积分数分布，比如在整体并入的情况中。

在一些实施方式中，添加剂可嵌入或以其它方式并入主体材料中，相对于所用添加剂的特征尺寸达到不同程度(例如，对于纳米线，相对于单个纳米线的直径或所有纳米线的平均直径)。例如，就在嵌入表面之下的添加剂上最远嵌入点的距离而言，至少一种添加剂可嵌入达到超过约100%的特征尺寸的程度，或者可嵌入达到不超过约100%的特征尺寸的程度，比如至少约5%或约10%且上至约80%、上至约50%或上至约25%的特征尺寸。作为另一个实例，添加剂群体平均起来可嵌入达到超过约100%的特征尺寸的程度，或者可嵌入达到不超过约100%的特征尺寸的程度，比如至少约5%或约10%且上至约80%、上至约50%或上至约25%的特征尺寸。如将理解的，添加剂嵌入主体材料的程度可影响嵌入表面的粗糙度，比如当作为整个嵌入表面的高度变化程度(例如，相对于平均高度的标准偏差)测量时。在一些实施方式中，表面嵌入结构的粗糙度小于部分嵌入的添加剂的特征尺寸。

在一些实施方式中，至少一种添加剂可延伸到主体材料的嵌入表面之外约0.1nm至约1cm，比如约1nm至约50nm、约50nm至100nm、或者约100nm至约100微米。在其它实施方式中，添加剂群体平均起来可延伸到主体材料的嵌入表面之外约0.1nm至约1cm，比如约1nm至约50nm、约50nm至100nm、或者约100nm至约100微米。在其它实施方式中，基本上主体材料的所有表面积(例如，嵌入表面的面积)都被添加剂占据。在其它实施方式中，上至约100%或上至约75%的表面积被添加剂占据，比如上至约50%的表面积、上至约25%的表面积、上至约10%、上至约5%、上至约3%的表面积或上至约1%的表面积被添加剂占据。添加剂无需延伸到主体材料的嵌入表面之外，并且可全部定位于嵌入表面之下。对于表面嵌入结构，添加剂的嵌入程度和表面覆盖率可根据具体应用进行选择。

在一些实施方式中，如果纳米线用作添加剂，则可影响导电性的特征和其它期望的特征包括，例如，纳米线密度或荷载水平、表面积覆盖率、纳米线长度、纳米线直径、纳米线的均匀性、材料类型、纳米线构型的稳定性、线-线结电阻、主体材料电阻、纳米线导电性、纳米线的结晶度和纯度。在一些实施方式中，具有低结电阻和低体电阻的纳米线可以是优选的。为了获得较高导电性，同时保持高透明度，可以使用直径较小、长度较长的纳米线(例如，具有相对较大纵横比以促进纳米线结形成，并且在约大50至约2,000的范围内，例如约50至约1,000或约大100至约800)，并且可使用金属纳米线，比如银、铜和金纳米线。在其它实施方式中，如果纳米线较细，其体电导率可能由于所述线较小的截面积而降低；因此，在一些实施方式中，可选择较大直径的线。对于一些实施方式，可期望使用纳米线作为添加剂以便形成纳米线网络，比如银纳米线网络。也可使用其它金属纳米线、非金属纳米线，比如ITO以及其它氧化物和硫属化物纳米线。由带隙超出可见光谱能量范围(例如，<1.8eV且>3.1eV)或者大致接近此范围的半导体构成的添加剂可用于产生具有高光学透明度的透明导体，因为可见光通常不会被带隙能量或被其中的界面陷阱吸收。各种掺杂剂可用于调节前述这些半导体的导电性，这考虑经由莫斯-布尔斯坦效应(Moss-Burstein effect)而位移的费米能级和带隙缘。就尺寸(例如直径和长度)来说，纳米线可为大致均匀或单分散的，例如在约5%(例如，相对于平均直径或长度的标准偏差)内相同、在约10%内相同、在约15%内相同或在约20%内相同。纯度可为例如至少约50%、至少约75%、至少约85%、至少约90%、至少约95%、至少约99%、至少约99.9%或至少约99.99%。纳米线的表面积覆盖率可为，例如，上至约100%、小于约100%、上至约75%、上至约50%、上至约25%、上至约10%、上至约5%、上至约3%或上至约1%。对于某些实施方式，银纳米线是特别期望的，因为可因氧化作用而在纳米线表面上形成(或被形成)的氧化银是导电的。另外，芯-壳纳米线(例如，银芯及金或铂壳)也可降低结电阻。

在一些实施方式中，如果使用纳米管作为添加剂(无论是由碳、金属、金属合金、金属氧化物还是另一种材料形成)，那么可影响导电性的特征以及其它期望的特征包括，例如，纳米管密度或荷载水平、表面积覆盖率、纳米管长度、纳米管内径、纳米管外径、使用单壁还是多壁纳米管、纳米管的均匀性、材料类型和纯度。在一些实施例中，具有低结电阻的纳米管可为优选的。在比如显示器等某些装置的情形中为了减少散射，可使用纳米管比如碳纳米管来形成纳米管网络。可选地，或组合地，可使用直径较小的纳米线来实现相对于使用纳米管的散射类似减少。就尺寸(例如，外径、内径和长度)而言，纳米管可为大致上均匀或单分散的，例如在约5%(例如，相对于平均外径/内径或长度的标准偏差)内相同、在约10%内相同、在约15%内相同或在约20%内相同。纯度可为例如至少约50%、至少约75%、至少约85%、至少约90%、至少约95%、至少约99%、至少约99.9%或至少约99.99%。纳米管的表面积覆盖率可为例如上至约100%、小于约100%、上至约75%、上至约50%、上至约25%、上至约10%、上至约5%、上至约3%或上至约1%。

应当理解，对于指定的装置或应用，可改变添加剂类型的数量。例如，可连同ITO纳米颗粒一起使用银纳米线、铜纳米线和金纳米线中的任意一种或组合以便产生高光学透明度和高导电性。类似的组合包括，例如，银纳米线、铜纳米线和金纳米线中的任意一种或组合连同ITO纳米线、ZnO纳米线、ZnO纳米颗粒、银纳米颗粒、金纳米颗粒、SWNT、MWNT、基于富勒烯的材料(例如，碳纳米管和巴克球)和ITO纳米颗粒中的任意一种或多种。使用ITO纳米颗粒、纳米线或者导电氧化物或陶瓷的层(例如，ITO、掺杂铝的氧化锌、或其它类型的掺杂的或未掺杂的锌氧化物)可提供额外的功能，比如在用于太阳能装置、薄膜太阳能装置、OLED显示型装置、OLED发光型装置或类似的装置的透明电极的情况下作为缓冲层来调节功函，以便为电流的流动提供导电通路，代替或者结合由其它添加剂提供的导电通路。

在一些实施方式中，最初将添加剂作为离散物体提供。在嵌入或并入主体材料后，主体材料可包封或围绕添加剂，使得添加剂进行排列或以其它方式布置于“平面”或“平面状”的嵌入区域内。在纵横比大于1的添加剂比如纳米线、纳米管、微米线、微米管或其它添加剂的情况的一些实施方式中，添加剂被排列，使得其纵长或纵轴大致限制于相对于水平面或者对应于或平行于嵌入表面的平面的另一平面的角度范围内。例如，添加剂可以是细长的，并且可排列以便其纵长或最长尺寸的轴平均起来限于相对于水平面在约-45°至约+45°的范围内，比如约-35°至约+35°、约-25°至约+25°、约-15°至约+15°、约-5°至约+5°、约-1°至约+1°、约-0.1°至约+0.1°、或者约-0.01°至约+0.01°。换言之，可限制添加剂的纵长轴，使得θ<SIN^-1(t/L)，其中L=添加剂的长度，t=主体材料的厚度，并且θ是相对于与嵌入表面相应的水平面的角度。在该实例中，极少或基本上没有添加剂的纵长或纵轴可定向超出相对于水平面成约-45°到约+45°的范围。在一些实施方式中，在嵌入区域内，相邻添加剂可彼此接触。这种接触可用更长纵横比的添加剂进行改进，同时针对期望的透明度维持相对低的表面积覆盖率。在一些实施方式中，可通过烧结或退火，比如在约50℃,约125℃、约150℃、约175℃或约200℃，或者在约50℃至约125℃、约100℃至约125℃、约125℃至约150℃、约150℃至约175℃或约175℃至约200℃的范围内的低温烧结；飘悬烧结(flashsintering)；通过使用氧化还原反应进行烧结以在添加剂上产生沉积物将添加剂生长和熔合在一起；或其任意组合，来增加添加剂诸如纳米线、纳米颗粒、微米线和微米颗粒之间的接触。例如，在银或金添加剂的情况下，可将银离子或金离子沉积到添加剂上以使添加剂与相邻添加剂熔合。也考虑了在约200℃或超过200℃的温度下的高温烧结。还考虑了某些应用和装置需要极少或不需要接触，其中电荷隧穿或跳跃在实际接触不存在下提供足够的导电性，或其中主体材料或在主体材料上面的涂层本身可以是导电的或半导电的。这些应用和装置可在高达约10⁶Ω/sq或更高的薄层电阻下操作。对于电子转移，单个添加剂可通过电屏障和量子屏障分隔。

本文描述的透明导体可相当耐久。在一些实施方式中，这种耐久性与刚性和坚固性组合，而在其它实施方式中，这种耐久性与折曲、卷绕、弯曲和折叠以及其它物理活动的能力组合，其中，例如，透光度降低不大于约50%、不大于约40%、不大于约30%、不大于约20%、不大于约15%、不大于约10%、不大于约5%、不大于约3%或基本上没有降低，并且电阻(例如，薄层电阻)增加不大于约50%、不大于约40%、不大于约30%、不大于约20%、不大于约15%、不大于约10%、不大于约5%、不大于约3%或基本上没有增加。在一些实施方式中，透明导体可经受在涂料工业中所用的针对涂层粘性的标准测试(例如，Scotch胶带测试(Scotch TapeTest))，并且观察的透光度基本不产生降低，或者产生不大于约5%的降低、不大于约10%的降低、不大于约15%的降低、不大于约20%的降低、不大于约30%的降低、不大于约40%的降低或不大于约50%的降低，并且观察的电阻(例如，薄层电阻)基本上不产生增加，或者不大于约5%的增加、不大于约10%的增加、不大于约15%的增加、不大于约20%的增加、不大于约30%的增加、不大于约40%的增加或者不大于约50%的增加。在一些实施方式中，透明导体还可经受住摩擦、刮擦、折曲、物理磨损、热循环(例如，暴露于上至(或至少)约600℃,上至(或至少)约550℃、上至(或至少)约500℃、上至(或至少)约450℃或上至(或至少)约400℃的温度)、化学暴露、加速寿命试验(“ALT”)和湿度循环，并且观察的透光度基本上没有降低、不大于约50%的降低、不大于约40%的降低、不大于约30%的降低、不大于约20%的降低、不大于约15%的降低、不大于约10%的降低、不大于约5%的降低、或不大于约3%的降低，并且观察的电阻(薄层电阻)基本上不增加、不大于约50%的增加、不大于约40%的增加、不大于约30%的增加、不大于约20%的增加、不大于约15%的增加、不大于约10%的增加、不大于约5%的增加、或不大于约3%的增加。这种增强的耐久性可归因于添加剂嵌入或并入主体材料内，使得通过主体材料的分子链或其它组分将添加剂物理地或化学地固持于主体材料内部。在一些情况下，可以观察到折曲或挤压以增加导电性。

各种标准测试可用于测量耐久性，比如针对耐磨性。其中，一种此种测试是用振荡砂子法(Oscillating Sand Method)针对透明塑料和涂层的耐磨性进行的ASTM-F735-06标准测试方法。另一种可使用的测试是针对透明塑料对表面磨损的抵抗性进行的ASTMD1044-08标准测试方法。又另一种可能的标准测试是通过泰伯磨耗机(Taber Abraser)针对有机涂层的耐磨性进行的ASTM D4060-10标准测试方法。额外可使用的标准测试包括针对硬度进行的测试，比如通过铅笔测试对膜硬度进行的ASTM D3363-05(2011)e1标准测试方法、ASTM E384、ASTME10、对于电接触材料硬度进行的ASTM B277-95标准测试方法以及通过巴科尔硬度仪(Barcol Impressor)针对刚性塑料的压痕硬度进行的ASTM D2583-06标准测试方法。关于这些测试的进一步细节可从ASTM International of West Conshohocken,Pennsylvania获得。其它标准化方案包括ISO15184、JIS K-5600、ECCA-T4-1、BS3900-E19、SNV37113、SIS184187、NCN5350和MIL C27227。

另一组测试可用于在ALT条件下测量和评估可靠性。一些行业标准包括干热(例如，85℃/干燥)、湿热(例如，60℃/90%RH或85℃/85°RH)、干冷(例如，-30℃/干燥)、热震(例如，每30分钟一次的80℃←→40℃循环)。这些ALT条件可在数小时、数天、数周或数月内进行，并且样品以延长的时间段或循环数量暴露于这些条件。在本文公开的透明导体的某些实施方式中，薄层电阻、透明度和/或雾度的变化被控制在+/-50%内；在其它情况中，控制在+/-25%内；在其它情况中，控制在+/-10%内；并且在其它情况中，控制在+/-5%内或更低。

透明导体的一些实施方式的另一方面是用较少量的添加剂就可达到电渗透阈值。换言之，可用较少的添加剂材料获得导电性，从而节省添加剂材料和相关成本并且增加透明度。将理解，当存在足量添加剂使电荷从一种添加剂渗漏到另一种添加剂中时，通常达到电渗透阈值，由此在至少一部分添加剂网络上提供导电通路。在一些实施方式中，可经由电阻相对于添加剂荷载水平的对数坐标图的斜率变化来观察电渗透阈值。在一些实施方式中，由于添加剂大致限于“平面”或“平面状”的嵌入区域中，由此使拓扑无序大幅减少并引起更高的添加剂间(例如，纳米线间或纳米管间)结形成的可能性，故可使用较少量的添加剂。换言之，由于添加剂被限制于主体材料中较薄的嵌入区域内，与遍及主体材料的厚度分散相反，可大幅增加添加剂将互连并形成结的可能性。在主体材料本身是导电性的或半导的实施方式中，也可使用更少量的添加剂材料。在一些实施方式中，对于某些添加剂比如银纳米线，可在约0.001μg/cm²至约100μg/cm²(或更高)的范围，比如约0.01μg/cm²至约100μg/cm²、约10μg/cm²至约100μg/cm²、0.01μg/cm²至约0.4μg/cm²、约0.5μg/cm²至约5μg/cm²或约0.8μg/cm²至约3μg/cm²范围内的添加剂荷载水平下达到电渗透阈值。这些荷载水平可根据添加剂的尺寸、材料类型、空间分散以及其它特征而变化。

另外，可使用较少量的添加剂(例如，如通过嵌入区域的厚度所证实)来实现网络向体相的过渡，其为表示薄层从展现稀疏二维导电网络的有效材料特性到展现三维导电体相材料的有效特性的过渡的参数。通过将添加剂限制于“平面”或“平面状”的嵌入区域，可在特定水平的太阳能通量加权的(solar flux-weighted)透光度下获得较低的薄层电阻。此外，在一些实施方式中，由于与混入添加剂的单独涂层或其它二级材料有关的界面缺陷的减少或消除，可减少载流子复合。

为了进一步阐明这些优势，可通过拓扑无序和通过接触电阻来表征添加剂网络。从拓扑学上看，高于添加剂的临界密度且高于添加剂-添加剂(例如，纳米线-纳米线、纳米管-纳米管或纳米管-纳米线)结的临界密度，电流可容易地从源极流到漏极。添加剂的“平面”或“平面状”网络可以达到网络向体相的过渡，其中厚度减小，按照添加剂的特征尺寸(例如，对于纳米线，相对于单个纳米线的直径或全部纳米线的平均直径)表示的。例如，嵌入区域的厚度可以为特征尺寸的上至约10倍(或更大)，比如特征尺寸的上至约9倍、上至约8倍、上至约7倍、上至约6倍、上至约5倍、上至约4倍、上至约3倍或上至约2倍，以及特征尺寸的下至约0.05、约0.1、约0.2、约0.3、约0.4或约0.5倍，这允许装置更薄，同时增加光学透明度和导电性。因此，在一些实施例中，本文所述的透明导体提供厚度为上至约n×d(按nm)的嵌入区域，在其中，定位的添加剂具有特征尺寸d(按nm)，其中n=2、3、4、5或更高。

透明导体的一些实施方式的另一优势是，对于给定的导电性水平，透明导体可产生较高的透明度。这是因为鉴于在指定的添加剂荷载水平下添加剂-添加剂结的高效形成、鉴于使用自身是导电性或半导的主体材料或其两者，可使用较少的添加剂材料来达到所述导电性水平。将理解，薄导电材料(例如，以膜的形式)的透光度可表示为其薄层电阻R□和光波长的函数，如通过下面关于薄膜的近似关系所给出的：

其中σ_Op和σ_DC分别是材料的光电导率和直流电导率。在一些实施方式中，表面嵌入或以其它方式并入柔性透明衬底中的银纳米线网络可具有低至约3.2Ω/sq或约0.2Ω/sq或甚至更低的薄层电阻。在其它实施方式中，适于太阳能装置的透明导体可达到上至约85%(或更大)的太阳能通量加权的透光度T_太阳能和低至约20Ω/sq(或更低)的薄层电阻。在另外其它实施方式中，可用透明导体在85%(例如，至少约85%、至少约90%或至少约95%以及上至约97%、约98%或更大)的太阳能通量加权的透光度下获得≤10Ω/sq的薄层电阻。将理解，透光度可相对于其它光波长范围进行测量，例如在给定的550nm波长下的透光度、人类视觉或光度加权的透光度(例如，约350nm至约700nm)、太阳能通量加权的透光度、在红外线范围内的给定波长或波长范围下的透光度以及在紫外线范围内的给定波长或波长范围下的透光度。还将理解，透光度可相对于衬底(如果存在的话)进行测量(例如，透光度值不包括从包含添加剂的主体材料之下的底层衬底损失的透光度)，或者可相对于空气进行测量(例如，透光度值包括从底层衬底损失的透光度)。除非本文另有说明，否则透光度值是相对于衬底(如果存在的话)指定的，尽管当相对于空气测量时，也考虑类似的透光度值(虽然具有略微较高的值)。对于一些实施方式，表面嵌入结构的直流电导率与光电导率的比率可为至少约100、至少约115、至少约300、至少约400、至少约500且上至约600、上至800或更大。

某些透明导体可包括平均直径在约1nm至约100nm、约10nm至约80nm、约20nm至约80nm或约40nm至约60nm的范围内，并且平均长度在约50nm至约1,000μm、约50nm至约500μm、约100nm至约100μm、约500nm至50μm、约5μm至约50μm、约20μm至约150μm、约5μm至约35μm、约25μm至约80μm、约25μm至约50μm或约25μm至约40μm范围内的纳米线(例如银纳米线)的添加剂。嵌入区域的顶部可定位于主体材料的顶部嵌入表面之下约0nm至约100μm，比如嵌入表面之下约0.0001nm至约100μm、嵌入表面之下约0.01nm至约100μm、嵌入表面之下约0.1nm至100μm、嵌入表面之下约0.1nm至约5μm、嵌入表面之下约0.1nm至约3μm、嵌入表面之下约0.1nm至约1μm或嵌入表面之下约0.1nm至约500nm。嵌入或并入主体材料的纳米线可从嵌入表面突出从按体积计约0%并且按体积计上至约90%、上至约95%或上至约99%。例如，就暴露于嵌入表面之上的纳米线相对于纳米线的总体积的体积而言，至少一条纳米线可具有上至约1%、上至约5%、上至约20%、上至约50%或上至约75%或者约95%的暴露体积百分比(或一群纳米线可具有该范围的平均暴露体积百分比)。在约85%或更大的透光度(例如太阳能通量加权的透光率或在另一光波长范围下测量的透光度)下，薄层电阻可为不大于约500Ω/sq、不大于约400Ω/sq、不大于约350Ω/sq、不大于约300Ω/sq、不大于约200Ω/sq、不大于约100Ω/sq、不大于约75Ω/sq、不大于约50Ω/sq、不大于约25Ω/sq、不大于约20Ω/sq、不大于约15Ω/sq、不大于约10Ω/sq并且下至约1Ω/sq或约0.1Ω/sq，或更小。在约90%或更大的透光度下，薄层电阻可为不大于约500Ω/sq、不大于约400Ω/sq、不大于约350Ω/sq、不大于约300Ω/sq、不大于约200Ω/sq、不大于约100Ω/sq、不大于约75Ω/sq、不大于约50Ω/sq、不大于约25Ω/sq、不大于约20Ω/sq、不大于约15Ω/sq、不大于约10Ω/sq并且下至约1Ω/sq或更小。

某些透明导体可包括平均外径在约1nm至约100nm、约1nm至约10nm、约10nm至约50nm、约10nm至约80nm、约20nm至约80nm或约40nm至约60nm范围内，并且平均长度在约50nm至约100μm、约100nm至约100μm、约500nm至50μm、约5μm至约50μm、约5μm至约35μm、约25μm至约80μm、约25μm至约50μm或约25μm至约40μm的范围内的纳米管(例如，MWCNT和SWCNT中任一或两者)的添加剂。嵌入区域的顶部可定位于主体材料的顶部嵌入表面之下约0nm至约100μm，比如嵌入表面之下约0.01nm至约100μm、嵌入表面之下约0.1nm至100μm、嵌入表面之下约0.1nm至约5μm、嵌入表面之下约0.1nm至约3μm、嵌入表面之下约0.1nm至约1μm或嵌入表面之下约0.1nm至约500nm。嵌入或并入主体材料的纳米管可从嵌入表面突出从按体积计约0%并且按体积计上至约90%、上至约95%或上至约99%。例如，就暴露于嵌入表面之上的纳米管相对于纳米管的总体积(例如，如相对于纳米管的外径定义的)的体积来说，至少一个纳米管可具有上至约1%、上至约5%、上至约20%、上至约50%或上至约75%或者约95%的暴露体积百分比(或一群纳米管可具有该范围的平均暴露体积百分比)。在约85%或更大的透光度(例如太阳能通量加权的透光率或在另一光波长范围下测量的透光度)下，薄层电阻可为不大于约500Ω/sq、不大于约400Ω/sq、不大于约350Ω/sq、不大于约300Ω/sq、不大于约200Ω/sq、不大于约100Ω/sq、不大于约75Ω/sq、不大于约50Ω/sq、不大于约25Ω/sq、不大于约20Ω/sq、不大于约15Ω/sq、不大于约10Ω/sq并且下至约1Ω/sq或更小。在约90%或更大的透光度下，薄层电阻可为不大于约500Ω/sq、不大于约400Ω/sq、不大于约350Ω/sq、不大于约300Ω/sq、不大于约200Ω/sq、不大于约100Ω/sq、不大于约75Ω/sq、不大于约50Ω/sq、不大于约25Ω/sq、不大于约20Ω/sq、不大于约15Ω/sq、不大于约10Ω/sq并且下至约1Ω/sq或约0.1Ω/sq或更小。

将添加剂并入陶瓷中

透明导体的某些实施方式包括并入了添加剂的陶瓷，比如通过将陶瓷表面嵌入纳米线、纳米管或二者。一些产业，比如太阳能产业，规定了透明导体应当承受高达约600℃的加工温度。在银纳米线的情况中，例如，将银纳米线暴露于高温可引起其分解为银纳米颗粒、崩解、退化或其它不利影响，从而潜在地损失电渗透网络。有利地，将银纳米线或其它类型的导电性或半导电添加剂嵌入或并入陶瓷中可保护添加剂不分解，从而即便暴露于高温时也维持期望的导电水平。在一些实施方式中，透明导体可暴露于上至(或至少)约600℃、上至(或至少)约550℃、上至(或至少)约500℃、上至(或至少)约450℃或上至(或至少)约400℃的温度，并且观察的透光度基本没有降低、不大于约3%的降低、不大于约5%的降低、不大于约10%的降低、不大于约15%的降低、不大于约20%的降低、不大于约30%的降低、不大于约40%的降低或不大于约50%的降低，并且观察的电阻(例如，薄层电阻)基本上没有增加、不大于约100%的增加、不大于约50%的增加、不大于约40%的增加、不大于约30%的增加、不大于约20%的增加、不大于约15%的增加、不大于约10%的增加、不大于约5%的增加、或不大于约3%的增加。

图1A和图1B图解了根据本发明实施方式实施的透明导体120和126的实例。具体而言，图1A是表面嵌入的添加剂130的示意图，所述添加剂130形成部分暴露且部分地埋入对应于衬底形式的陶瓷的主体材料132的顶部嵌入表面134的网络。嵌入表面134也可以是主体材料132的底表面。如图1A中所示，添加剂130的网络邻近嵌入表面134并且在主体材料132的嵌入区域138内定位，且主体材料132的其余部分大致不含添加剂130。在所示的实施方式中，嵌入区域138相对较薄(例如，具有小于或远小于主体材料132总厚度的厚度，或者具有相当于添加剂130特征尺寸的厚度)，并且因此可被称为“平面”或“平面状”。通过嵌入主体材料132中，当暴露于高温时添加剂130免遭分解，从而维持期望的导电性水平。

图1B是表面嵌入的添加剂154的示意图，表面嵌入的添加剂154形成网络，所述网络部分暴露并且部分埋入主体材料158的顶部嵌入表面156中，主体材料158对应于以涂层或其它二级材料的形式布置在衬底160上面的陶瓷。如图1B中所示的，添加剂154的网络可邻近嵌入表面156并且在主体材料158的嵌入区域162内定位，且主体材料158的其余部分大致不含添加剂154。还考虑了添加剂154可遍及主体材料158内的较大体积分数分布，比如在厚度相当于添加剂154的特征尺寸的相对薄涂层的情况中。在所示的实施方式中，嵌入区域162相对薄，并且因此可被称为“平面”或“平面状”。通过至少部分嵌入主体材料158中，当暴露于高温时添加剂154免遭分解，从而维持期望的导电性水平。

在一些实施方式中，添加剂可暴露在表面上，而在其它实施方式中，添加剂可完全在表面以下(例如，嵌入区域全部地在嵌入表面之下)。在一些情况中，当添加剂完全在表面以下时，由于陶瓷层足够薄到允许隧道效应、半导电、导电或其组合，所以透明导体仍可展现表面导电性。

透明导体120和126以及本文描述的某些其他透明导体可根据可以以高度可放大、快速且低成本的方式进行的制造方法形成，其中添加剂牢固地并入各种各样主体材料中。制造方法的一些实施方式可通常分为两种类别：(1)将添加剂表面嵌入到干燥组合物中以产生具有表面嵌入的添加剂的主体材料；和(2)将添加剂表面嵌入到湿润组合物中以产生具有表面嵌入的添加剂的主体材料。将理解，所述分类是为了便于陈述，且“干燥”和“湿润”可看作相对术语(例如具有不同干燥或湿润程度)，且制造方法可适用于跨越完全“干燥”与完全“湿润”之间的连续区。因此，针对一种类别(例如干燥组合物)所描述的加工条件和材料也可适用于另一种类别(例如湿润组合物)，且反之亦然。还将理解，考虑了两种类别的混合或组合，例如其中将湿润组合物干燥或以其它方式转化为干燥组合物，随后将添加剂表面嵌入到干燥组合物中以产生具有表面嵌入的添加剂的主体材料。将进一步理解，尽管“干燥”和“湿润”有时可指代水含量水平或溶剂含量水平，但在其它情况下“干燥”和“湿润”还可指代组合物的另一种特征，例如交联或聚合的程度。

首先将注意力转向图2A和图2B，其图解了根据本发明实施方式用于将添加剂表面嵌入到干燥组合物中的制造方法的实例。

概括来看，所示的实施方式包括施加嵌入流体以便允许添加剂嵌入到干燥组合物中，比如包含陶瓷、陶瓷前体或其组合的干燥组合物。一般而言，嵌入流体用以通过例如溶解、反应、软化、溶剂化、膨胀或其任意组合来可逆地改变干燥组合物的状态，从而促进将添加剂嵌入到干燥组合物中。例如，干燥组合物可包含凝胶或半固体形式的陶瓷或陶瓷前体，并且施加嵌入流体可通过用流体填充孔隙、通过延长部分未缩合的低聚或聚合的链或通过以上两种方式来使凝胶膨胀。作为进一步的实例，干燥组合物可包含离子聚合物形式的陶瓷或陶瓷前体，比如硅酸钠或另一种碱金属硅酸盐，并且施加嵌入流体可使至少一部分离子聚合物溶解以允许添加剂嵌入。随后，嵌入添加剂后使软化的或膨胀的组合物硬化或发生其它状态变化，产生在其中嵌入有添加剂的主体材料。例如，软化的或膨胀的组合物可通过暴露到环境条件或通过冷却软化的或膨胀的组合物来进行硬化。在其它实施方式中，软化的或膨胀的组合物通过蒸发或以其它方式去除至少一部分嵌入流体(或存在的其它液体或液相)、施加气流、施加真空或其任意组合来进行硬化。在陶瓷前体的情况下，可在嵌入之后进行固化以便使陶瓷前体转化为玻璃或另外的陶瓷。可取决于具体的应用而省略固化。取决于具体陶瓷前体(例如硅烷)，可包括或多或少的热量以实现不同固化程度或转化为完全反应的或完全成形的玻璃。

参考图2A，可以片、膜或其它合适的形式提供干燥组合物200。干燥材料200可对应于主体材料，并且具体而言，可包括之前作为合适的主体材料列出的任何材料，比如陶瓷。还考虑了干燥组合物200可对应于主体材料前体，其可通过合适的加工，比如干燥、固化、交联、聚合或其任意组合而转化为主体材料。在一些实施方式中，干燥组合物200可包括具有固相以及液相的材料，或可包括至少部分为固体或具有类似于固体性质的性质的材料，例如为半固体、凝胶等。随后，并且参考图2A，向干燥组合物200施加添加剂202和嵌入流体204。添加剂202可为溶液或以其它方式分散于嵌入流体204中，并且可经由一步嵌入同时施加到干燥组合物200中。可选地，添加剂202可在嵌入流体204处理干燥组合物200之前、期间或之后单独地施加到干燥组合物200中。单独施加添加剂202可被称作两步嵌入。随后，所得的主体材料206具有部分或完全地嵌入到主体材料206的表面中的至少一些添加剂502。任选地，可进行合适的加工以便将软化的或膨胀的组合物200转化为主体材料206。在装置组装之间，具有嵌入的添加剂202的主体材料206可层压或以其它方式连接至邻近的装置层，或者可用作衬底，邻近的装置层可形成、层压或以其它方式施加到其上。

图2B是类似图2A的工艺流程，但其中干燥组合物208以布置在衬底210上面的涂层形式提供。干燥组合物208可对应于主体材料，或可对应于主体材料前体，其可通过合适的加工比如干燥、固化、交联、聚合或其任意组合而转化为主体材料。干燥组合物208的其它特征可类似于上文参考图2A所述的特征，且下面不再重复。参考图2B，衬底210可以是透明或不透明的，可为柔性或刚性的，并且可由例如下述组成：聚合物、离聚物、涂布的聚合物（例如具有PMMA硬涂层的PET膜）、乙烯醋酸乙烯酯(或EVA)、环烯烃聚合物(或COP)、环烯烃共聚物(或COC)、聚乙烯醇缩丁醛(或PVB)、热塑性烯烃(或TPO)、热塑性聚氨酯(或TPU)、聚乙烯(或PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(或PET)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(或PETG)、聚碳酸酯、聚氯乙烯(或PVC)、聚丙烯(或PP)、丙烯酸型聚合物、丙烯腈丁二烯苯乙烯(或ABS)、陶瓷、玻璃、硅、金属(例如，不锈钢或铝)或其任意组合以及之前作为合适的主体材料列出的任何其它材料。衬底210可用作随后在装置组装期间被移除的临时衬底，或者可作为装置的层或其它组件保留在所得装置中。之后，将添加剂212和嵌入流体214施加至干燥组合物208。添加剂212可为溶液或以其它方式分散于嵌入流体214中，并且可经由一步嵌入同时施加到干燥组合物208中。可选地，添加剂212可在嵌入流体214处理干燥组合物208之前、期间或之后单独地施加到干燥组合物208中。如上所述的，单独施加添加剂212可被称作两步嵌入。随后，所得的主体材料216(其布置在衬底210上面)具有部分或充分地嵌入到主体材料216的表面中的至少一些添加剂212。任选地，可进行合适的加工以便将软化的或膨胀的组合物208转化为主体材料216。在装置组装之间，具有嵌入的添加剂212的主体材料216可层压或以其它方式连接至邻近的装置层，或者可用作衬底，邻近的装置层可形成、层压或以其它方式施加到其上。

在一些实施方式中，添加剂分散于嵌入流体中，或分散于单独载体流体中且单独地施加到干燥组合物中。分散可通过混合、研磨、声处理、振荡(例如，手腕动作振荡、旋转振荡)、涡旋、振动、流动、化学改性添加剂表面、化学改性流体、增加流体粘度、对流体添加分散或悬浮剂、对流体添加稳定剂、改变流体的极性、改变流体的氢键、改变流体的pH或以其它方式加工添加剂来实现，以便实现期望的分散。分散可为均匀的或不均匀的，并且可以是稳定的或不稳定的。载体流体可充当嵌入流体(例如，额外的嵌入流体)，或可具有与嵌入流体类似的特征。在其它实施方式中，载体流体可用作运载或输送添加剂的传输介质，但在其它方面对添加剂和干燥组合物基本上是惰性的。

流体(例如，嵌入流体和载体流体)可包括液体、气体或超临界流体。不同类型的流体的组合也适合。流体可包括一或多种溶剂。例如，流体可包括水；离子型或含离子的溶液；离子液体；有机溶剂(例如，极性有机溶剂；非极性有机溶剂；非质子溶剂；质子溶剂；极性非质子溶剂；或极性质子溶剂)；无机溶剂；或其任何组合。油也可认为是适合流体。盐、表面活性剂、分散剂、稳定剂、聚合物、单体、低聚物、交联剂、聚合剂、酸、碱或粘合剂也可以包括于流体中。

合适的有机溶剂的实例包括2-甲基四氢呋喃、氯代烃、氟代烃、酮、链烷烃、乙醛、乙酸、乙酸酐、丙酮、乙腈、炔烃、烯烃、苯胺、苯、苯甲腈、苄醇、苄醚、丁醇、丁酮、乙酸丁酯、丁醚、甲酸丁酯、丁醛、丁酸、丁腈、二硫化碳、四氯化碳、氯苯、氯丁烷、氯仿、环脂族烃、环己烷、环己醇、环己酮、环戊酮、环戊基甲醚、双丙酮醇、二氯乙烷、二氯甲烷、碳酸二乙酯、乙醚、二甘醇、二乙二醇二甲醚、二异丙胺、二甲氧基乙烷、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、二甲胺、二甲基丁烷、二甲醚、二甲基甲酰胺、二甲基戊烷、二甲亚砜、二烷、十二氟-1-庚醇、乙醇、乙酸乙酯、乙醚、甲酸乙酯、丙酸乙酯、二氯化乙烯、乙二醇、甲酰胺、甲酸、甘油、庚烷、六氟异丙醇(或HFIP)、六甲基磷酰胺、六甲基磷三酰胺、己烷、己酮、过氧化氢、次氯酸盐、乙酸异丁酯、异丁醇、甲酸异丁酯、异丁胺、异辛烷、乙酸异丙酯、异丙醚、异丙醇、异丙胺、过氧化酮、甲醇与氯化钙溶液、甲醇、甲氧基乙醇、乙酸甲酯、甲基·乙基酮(或MEK)、甲酸甲酯、正丁酸甲酯、甲基·正丙基酮、甲基叔丁醚、二氯甲烷、亚甲基、甲基己烷、甲基戊烷、矿物油、间二甲苯、正丁醇、正癸烷、正己烷、硝基苯、硝基乙烷、硝基甲烷、硝基丙烷、2-N-甲基-2-吡咯烷酮、正丙醇、八氟-1-戊醇、辛烷、戊烷、戊酮、石油醚、苯酚、丙醇、丙醛、丙酸、丙腈、乙酸丙酯、丙醚、甲酸丙酯、丙胺、丙二醇、对二甲苯、吡啶、吡咯烷、叔丁醇(t-butanol)、叔丁基醇(t-butyl alcohol)、叔丁基甲醚、四氯乙烷、四氟丙醇(或TFP)、四氢呋喃(或THF)、四氢萘、甲苯、三乙胺、三氟乙酸、三氟乙醇(或TFE)、三氟丙醇、三甲基丁烷、三甲基己烷、三甲基戊烷、戊腈、二甲苯、二甲苯酚或其任意组合。包含一至十个碳原子的醇(即，C₁-C₁₀醇，比如C₁-C₆醇)可认为合适，比如甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、2-甲基-1-丙醇、2-甲基-2-丙醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、2-2-甲基-1-丙醇、1-己醇以及其与另一种流体比如水的组合、功能化形式或混合物。醇包括伯醇(例如，正丙醇、异丁醇)、仲醇(例如，异丙醇、环己醇)、叔醇(例如，叔戊醇)或其任意组合。合适的醇的其它实例包括一元醇(例如，甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、丁醇、戊醇、十六烷-1-醇、戊醇、鲸蜡醇)、多元醇(例如，乙二醇、甘油、丁-1,2,3,4-四醇、赤藓糖醇、戊-1,2,3,4,5-五醇、木糖醇、己-1,2,3,4,5,6-六醇、甘露醇、山梨醇、庚-1,2,3,4,5,6,7-七醇、庚七醇)、不饱和脂族醇(例如，丙-2-烯-1-醇、烯丙醇、3,7-二甲基辛-2,6-二烯-1-醇(3,7-Dimethyloca-2,6-dien-1-ol)、香叶醇、2-丙炔-1-醇(prop-2-in-1-ol)、炔丙醇)、脂环族醇 (例如，环己-12,3,4,5,6-六醇、纤维醇、2-(2-丙基)-5-甲基-环己-1-醇、薄荷醇)以及其与另一种流体(例如，水)的组合、功能化形式或混合物。

合适的无机溶剂包括，例如，水、氨、氢氧化钠、二氧化硫、硫酰氯、硫酰氯氟、磷酰氯、三溴化磷、四氧化二氮、三氯化锑、五氟化溴、氟化氢或其任意组合。

合适的有机溶液包括，例如，氯化胆碱、尿素、丙二酸、苯酚、甘油、1-烷基-3-甲基咪唑、1-烷基吡啶、N-甲基-N-烷基吡咯烷、六氟磷酸1-丁基-3-甲基咪唑、铵、胆碱、咪唑、、吡唑、吡啶、吡咯烷、锍、甲基碳酸1-乙基-1-甲基哌啶、甲基碳酸4-乙基-4-甲基吗啉或其任意组合。可认为其它甲基咪唑溶液适合，包括乙酸1-乙基-3-甲基咪唑、四氟硼酸1-丁基-3-甲基咪唑、四氟硼酸1-正丁基-3-甲基咪唑、六氟磷酸1-丁基-3-甲基咪唑、六氟磷酸1-正丁基-3-甲基咪唑、1-丁基-3-甲基咪唑1,1,1-三氟-N-[(三氟甲基)磺酰基]甲烷磺酰胺、1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲磺酰基)酰亚胺、1-丁基-3-甲基咪唑双[(三氟甲基)磺酰基]酰胺和1-丁基-3-甲基咪唑双[(三氟甲基)磺酰基]酰亚胺或其任意组合。

其它合适的流体包括卤化化合物、酰亚胺和酰胺，比如双[(三氟甲基)磺酰基]酰亚胺N-乙基-N,N-双(1-甲基乙基)-1-庚铵、1,1,1-三氟-N-[(三氟甲基)磺酰基]甲烷磺酰胺乙基庚基-二-(1-甲基乙基)铵、双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺乙基庚基-二-(1-甲基乙基)铵、双[(三氟甲基)磺酰基]酰胺乙基庚基-二-(1-甲基乙基)铵或其任意组合。流体还可包括双[(三氟甲基)磺酰基]酰亚胺乙基庚基-二-(1-甲基乙基)铵、三氟甲烷磺酸N,N,N-三丁基-1-辛铵、三氟甲磺酸三丁基辛基铵、三氟甲烷磺酸三丁基辛基铵、双[(三氟甲基)磺酰基]酰亚胺N,N,N-三丁基-1-己铵、1,1,1-三氟-N-[(三氟甲基)磺酰基]甲烷磺酰胺三丁基己基铵、双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺三丁基己基铵、双[(三氟甲基)磺酰基]酰胺三丁基己基铵、双[(三氟甲基)磺酰基]酰亚胺三丁基己基铵、双[(三氟甲基)磺酰基]酰亚胺N,N,N-三丁基-1-庚铵、1,1,1-三氟-N-[(三氟甲基)磺酰基]甲烷磺酰胺三丁基庚基铵、双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺三丁基庚基铵、双[(三氟甲基)磺酰基]酰胺三丁基庚基铵、双[(三氟甲基)磺酰基]酰亚胺三丁基庚基铵、双[(三氟甲基)磺酰基]酰亚胺N,N,N-三丁基-1-辛铵、1,1,1-三氟-N-[(三氟甲基)磺酰基]甲烷磺酰胺三丁基辛基铵、双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺三丁基辛基铵、双[(三氟甲基)磺酰基]酰胺三丁基辛基铵、双[(三氟甲基)磺酰基]酰亚胺二丁基辛基铵、三氟乙酸1-丁基-3-甲基咪唑、1-甲基-1-丙基吡咯烷1,1,1-三氟-N-[(三氟甲基)磺酰基]甲烷磺酰胺、1-甲基-1-丙基吡咯烷双(三氟甲磺酰基)酰亚胺、1-甲基-1-丙基吡咯烷双[(三氟甲基)磺酰基]酰胺、1-甲基-1-丙基吡咯烷双[(三氟甲基)磺酰基]酰亚胺、1-丁基-1-甲基吡咯烷1,1,1-三氟-N-[(三氟甲基)磺酰基]甲烷磺酰胺、1-丁基-1-甲基吡咯烷双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、1-丁基-1-甲基吡咯烷双[(三氟甲基)磺酰基]酰胺、1-丁基-1-甲基吡咯烷双[(三氟甲基)磺酰基]酰亚胺、1-丁基吡啶1,1,1-三氟-N-[(三氟甲基)磺酰基]甲烷磺酰胺、1-丁基吡啶双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、1-丁基吡啶双[(三氟甲基)磺酰基]酰胺、1-丁基吡啶双[(三氟甲基)磺酰基]酰亚胺、1-丁基-3-甲基咪唑双(全氟乙基磺酰基)酰亚胺、双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺丁基三甲基铵、1-辛基-3-甲基咪唑1,1,1-三氟-N-[(三氟甲基)磺酰基]甲烷磺酰胺、1-辛基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、1-辛基-3-甲基咪唑双[(三氟甲基)磺酰基]酰胺、1-辛基-3-甲基咪唑双[(三氟甲基)磺酰基]酰亚胺、四氟硼酸1-乙基-3-甲基咪唑、双[(三氟甲基)磺酰基]酰亚胺N,N,N-三甲基-1-己铵、1,1,1-三氟-N-[(三氟甲基)磺酰基]甲烷磺酰胺己基三甲基铵、双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺己基三甲基铵、双[(三氟甲基)磺酰基]酰胺己基三甲基铵、双[(三氟甲基)磺酰基]酰亚胺己基三甲基铵、双[(三氟甲基)磺酰基]酰亚胺N,N,N-三甲基-1-庚铵、1,1,1-三氟-N-[(三氟甲基)磺酰基]甲烷磺酰胺庚基三甲基铵、双(三氟甲磺酰基)酰亚胺庚基三甲基铵、双[(三氟甲基)磺酰基]酰胺庚基三甲基铵、双[(三氟甲基)磺酰基]酰亚胺庚基三甲基铵、双[(三氟甲基)磺酰基]酰亚胺N,N,N-三甲基-1-辛铵、1,1,1-三氟-N-[(三氟甲基)磺酰基]甲烷磺酰胺三甲基辛基铵、双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺三甲基辛基铵、双[(三氟甲基)磺酰基]酰胺三甲基辛基铵、双[(三氟甲基)磺酰基]酰亚胺三甲基辛基铵、乙基硫酸1-乙基-3-甲基咪唑或其任意组合。

控制添加剂的表面嵌入可经由适当平衡膨胀-分散-蒸发-施加阶段来实现。这种平衡可通过，例如，溶剂-主体材料相互作用参数、添加剂尺寸、嵌入流体的反应性和挥发性、撞击添加剂动量或速度、温度、湿度、压力以及其它因素来控制。更具体而言，对于本发明的一些实施方式，表面嵌入的相关加工参数列出如下：

嵌入流体选择：

●嵌入流体与表面的相容性(例如，匹配或比较希尔德布兰德(Hildebrand)和汉森(Hansen)溶解度参数、介电常数、分配系数、pKa等)

●嵌入流体的蒸发速率、沸点、蒸气压、汽化焓

●嵌入流体向表面中的扩散：热力学和动力学考虑因素

●嵌入流体的粘度

●嵌入流体的表面张力、虹吸作用和毛细管效应

●与其它流体共沸、混溶以及其它相互作用

●毛细管力

●相比于添加剂在主体材料中的稳定性，添加剂在流体中的稳定性

施加条件：

●流体-表面暴露的持续时间

●温度

●湿度

●施加方法(例如喷雾、印刷、辊涂、凹板印刷式涂布、狭缝型涂布(slot-die)、毛细管涂布、弯月面涂布、杯涂、刮涂、气刷、浸没、浸涂等)

●添加剂向表面上的冲击/动量/速度(例如，可影响嵌入深度或程度)

●对主体材料和施料器之间的溶剂施加的剪切

●后加工条件(例如，加热、蒸发、流体去除、风干等)

主体材料：

●表面能

●粗糙度、孔隙率和表面积

●预处理(例如，紫外线臭氧化、基底蚀刻、清洁、溶剂充装、加热、固化、真空等)

●交联、聚合和/或凝胶化程度

●分子量

●结晶度

●在嵌入之前将添加剂分散/悬浮于流体中(例如，添加剂可经由物理搅拌、化学/覆盖稳定化、空间稳定化而保持分散于溶液中或固有地溶解)

●减轻不期望的效应(例如混浊、裂痕、雾浊、主体材料的不可逆损坏、不均匀润湿、粗糙度等)

可改变或选择前述参数中的一些或全部以调节添加剂嵌入到给定主体材料中的深度。例如，嵌入到主体材料表面中的较高深度程度可通过提高嵌入流体与主体材料相互作用的溶解能力、精密地匹配嵌入流体-衬底的汉森溶解度参数、延长嵌入流体与主体材料接触的暴露持续时间、增加嵌入流体与主体材料接触的量、升高系统温度、增加撞击到主体材料上的添加剂的动量、增加嵌入流体和添加剂任一者或两者于主体材料中的扩散或其任意组合来实现。

流体(例如嵌入流体和载体流体)还可包括盐、表面活性剂、稳定剂和可用于向流体授予一组特定特征的其它试剂。稳定剂可基于其至少部分地抑制添加剂间凝聚的能力而包括在内。其它稳定剂可基于其保持添加剂的功能的能力而被选择。丁基化羟基甲苯(或BHT)，例如，可作为良好的稳定剂和作为抗氧化剂。其它试剂可用于调节流变性质、蒸发速率和其它特征。

可施加流体和添加剂以便相对于干燥组合物的表面大致静止。在其它实施方式中，施加是例如通过将流体喷雾于表面上、通过经由流体降帘输送干燥组合物或通过经由流体池或浴输送干燥组合物在相对移动的情况下进行的。流体和添加剂的施加可通过气刷、雾化、喷洒、喷雾、静电喷雾、浇注、滚动、帘涂、拭涂、自旋浇铸、滴注、浸沾、漆涂、流涂、刷涂、浸没、图案化(例如，冲压、喷墨印刷、受控喷雾、受控超声波喷雾等等)、流动涂布方法(例如，狭缝涂布、毛细管涂布、迈尔棒涂(meyer rod)、刮涂、杯涂、刮样(draw down)等)、印刷、凹版印刷、平版印刷、丝网印刷、柔版印刷、胶印、辊涂、喷墨印刷、线雕印刷或其任意组合实现。在一些实施方式中，添加剂例如通过喷雾器推进到表面上，从而通过与表面的冲击而促进嵌入。在其它实施方式中，向流体、添加剂或两者应用梯度。合适的梯度包括磁场和电场。梯度可用于将流体、添加剂或两者施加、分散或推进到表面上。在一些实施方式中，梯度被用于操纵添加剂以便控制嵌入程度。施加的梯度可以是一致的或变化的。可在干燥组合物被软化或膨胀之前，干燥组合物仍软化或膨胀同时、或在干燥组合物软化或膨胀之后施加梯度。考虑了可加热干燥组合物以实现软化，且可加热流体和添加剂任一者或两者以促进嵌入。在一些实施方式中，添加剂的嵌入可主要或仅经由施加嵌入流体而完成，不需要施加梯度或外部压力。在一些实施方式中，添加剂的嵌入可经由代替或结合嵌入流体施加压力(例如，压辊)而完成。

可空间上控制流体和添加剂的施加以及添加剂的嵌入以便产生图案。在一些实施方式中，空间控制可用物理掩模来实现，其可放置于施料器与表面之间以阻断所施加的添加剂区段接触表面，导致对添加剂嵌入进行受控图案化。在其它实施方式中，空间控制可用光掩模来实现。正或负光掩模可放置于光源与表面之间，其可对应于光阻。经由光掩模的非不透明部分传输的光可选择性地影响光阻的暴露部分的溶解度，并且所得的光阻的空间受控可溶区域可准许添加剂受控的嵌入。在其它实施方式中，空间控制可经由使用电梯度、磁梯度、电磁场、热梯度、压力或机械梯度、表面能梯度(例如液体-固体-气体界面、粘着力-内聚力和毛细管效应)或其任意组合来实现。空间控制还可通过印刷不同于主体材料且其中不发生嵌入(或以其它方式抑制嵌入)的材料实现。

如上所述的，添加剂可分散于嵌入流体中，并且经由一步嵌入连同嵌入流体一起施加到干燥组合物中。添加剂还可经由两步嵌入与嵌入流体分开地施加到干燥组合物中。在后一种情形中，添加剂可以湿润形式施加，比如通过分散于载体流体中或通过分散于相同嵌入流体或不同嵌入流体中而施加。仍在后一种情形中，添加剂可以以干燥形式施加，比如以雾化的粉末形式施加。还考虑了添加剂可以以准干燥(quasi-dry)形式施加，比如通过将添加剂分散于挥发性的载体流体比如例如甲醇、另一种低沸点醇或另一种低沸点有机溶剂中施加，所述载体流体在冲击干燥组合物之前基本上汽化。

例如，一个实施方式包括将纳米线或其它添加剂分散于适当的载体流体中的溶液喷雾、气刷或以其它方式雾化到干燥组合物上。

作为另一个实例，一个实施方式包括通过喷雾或以其它方式使嵌入流体与干燥组合物接触，并且然后在经过时间t₁之后，以一定速度喷雾或气刷纳米线或其它导电添加剂，使得暂时软化的干燥组合物与撞击纳米线的速度的组合允许纳米线快速且耐久地表面嵌入，来预处理干燥组合物。t₁可以例如在约0纳秒至约24小时，例如约1纳秒至约24小时、约1纳秒至约1小时或约1秒至约1小时的范围内。两个喷雾喷嘴可同时或连续地启用，其中一个喷嘴分配嵌入流体，而另一个喷嘴以一定速度将分散于载体流体中的雾化的纳米线朝干燥组合物分配。可任选地包括空气固化或较高温度退火。

作为另一个实例，一个实施方式包括将纳米线或其它添加剂分散于载体流体中的溶液喷雾、气刷或以其它方式雾化于干燥组合物上。在经过时间t₂之后，使用第二喷雾、气刷或雾化操作以施加嵌入流体，以便准许纳米线有效的表面嵌入。t₂可以例如在约0纳秒至约24小时，例如约1纳秒至约24小时、约1纳秒至约1小时或约1秒至约1小时的范围内。两个喷雾喷嘴可同时或连续启用，其中一个喷嘴分配嵌入流体，而另一个喷嘴以一定速度将分散于载体流体中的雾化的纳米线朝干燥组合物分配。可任选地包括空气固化或较高温度退火。

作为另一实例，一个实施方式包括将纳米线或其它添加剂施加到由硅酸钠或另一种碱金属硅酸盐或其它固体玻璃组成的干燥组合物上。同时地或作为单独操作，在室温或升高的温度下以液体或蒸气形式将由热的碱性水构成的嵌入流体施加至硅酸钠，其使得硅酸钠至少部分地溶解，从而准许纳米线进入到溶解的硅酸钠中。水被蒸发或以其它方式去除，导致硅酸钠与硅酸钠内嵌入的纳米线再次凝固。可任选地包括空气固化或较高温度退火。

例如，根据期望的嵌入程度，可选择暴露或以其它方式将嵌入流体与干燥组合物接触的时间，同时减轻不期望的效果如混浊、裂痕、雾浊等。在一些实施方式中，暴露时间可以例如在约0.1秒至约24小时，比如约0.5秒至约12小时、约1秒至约6小时、约1秒至约3小时、约1秒至约2小时、约1秒至约1小时、约1分钟至约50分钟、约1分钟至约40分钟、约1分钟至约30分钟或者约1分钟至约20分钟的范围内。

如上面讨论的，将银纳米线或其它类型的导电性或半导电添加剂嵌入到陶瓷中可保护添加剂在暴露于高温时不被分解。在一些实施方式中，可期望对添加剂嵌入的程度进行控制，以便允许达到“过度嵌入”和“不足嵌入”添加剂之间的平衡。

针对图3A中所示的“不足嵌入”情形，如果纳米线300过浅的嵌入主体材料302中，则所得纳米线300暴露于电接触但易受磨损，导致不稳定且导电性不均匀的纳米线网络。针对图3B中所示的“过度嵌入”情形，如果纳米线300深深地嵌入主体材料302中，则所得纳米线基本上或大部分被主体材料302覆盖。这种覆盖可保护纳米线300抵抗磨损或抵抗其它类型的分解(例如，氧化、硫化)，但是如果主体材料302的覆盖厚度过厚(并且主体材料是不导电的)，则其可能妨碍主体材料302表面处的电接触。而且，纳米线300被主体材料302的这种覆盖可产生围绕每条纳米线的主体材料302；这可能妨碍纳米线-纳米线结的形成，并且，如果每条纳米线周围的主体材料302厚度过高，则其因而可能妨碍电流经过纳米线300的流动。

就达到纳米线或其它类型的导电性或半导电添加剂的“过渡嵌入”和“不足嵌入”之间的适当平衡而言，添加剂可部分地嵌入主体材料中至足以对抗通过磨损的去除同时仍在所得透明导体中提供或维持期望的导电性水平的程度。对于耐磨性的合适的测试和值以及导电性的合适的值(就薄层电阻而言)在上面透明导体的概述部分中提及。另外，在一些实施方式中，通过添加剂在主体材料的“平面”或“平面状”嵌入区域中的定位可达到适当的平衡。在一些实施方式中，主体材料的平面状嵌入区域全部在主体材料的表面以下，而在其它实施方式中，主体材料的平面状嵌入区域邻近嵌入表面，其中至少一部分添加剂暴露在主体材料的表面上。例如，嵌入区域的厚度可以为添加剂特征尺寸的上至约10倍(或更大)，比如特征尺寸的上至约9倍、上至约8倍、上至约7倍、上至约6倍、上至约5倍、上至约4倍、上至约3倍或上至约2倍，以及特征尺寸的下至约0.05、约0.1、约0.2、约0.3、约0.4或约0.5倍。作为另一个实例，嵌入区域的厚度可不大于主体材料总厚度的约80%，比如不大于总厚度的约50%,不大于约40%、不大于约30%、不大于约20%、不大于约10%或不大于约5%。嵌入区域的额外合适的特征在上面透明导体的概述部分中提及。

例如，将添加剂嵌入干燥组合物中可通过提供凝胶或半固体形式的陶瓷或陶瓷前体进行，所述凝胶或半固体可经由以下方式膨胀：通过用嵌入流体填充孔隙；通过延长部分未缩合的低聚或聚合链；通过将至少一部分陶瓷或陶瓷前体溶解以允许添加剂嵌入然后在流体去除之后再固化；或者其任意组合。添加剂可嵌入涂层的表面中，同时涂层被膨胀、溶解或润湿。可调节嵌入工艺的化学，比如通过调节将涂层顶部膨胀、溶解或润湿的程度。可选地，或结合地，在基于硅烷的溶胶-凝胶前体的情况中，凝胶或半固体内的孔可至少部分地被嵌入流体填充，或者部分未缩合的低聚硅烷链可通过与嵌入流体的相互作用伸长。在这种情况中，通过调节用嵌入流体填充孔的程度或者伸长硅烷或其它低聚或聚合链的程度来调节化学。

随后将注意力转向图2C，其图解了根据本发明实施方式用于将添加剂222表面嵌入到湿润组合物218中的方法。参考图2C，润湿组合物218以布置在衬底220上面的涂层的形式施加到衬底220上。湿润组合物218可对应于主体材料的溶解形式，并且具体而言，可包括之前作为合适的主体材料列出的任何材料比如陶瓷、陶瓷前体或其任意组合的溶解形式、胶体形式、纳米颗粒形式、溶胶形式。还考虑了湿润组合物218可对应于主体材料前体，其可通过合适的加工比如干燥、固化、交联、聚合、烧结、煅烧或其任意组合转化为主体材料。例如，湿润涂层组合物218可为不充分固化或凝结的涂层、不充分交联的可交联涂层，其可随后使用合适的聚合引发剂或交联剂来固化或交联；或为单体、低聚物或单体与低聚物的组合的涂层，其可随后使用合适的聚合引发剂或交联剂来聚合。湿润组合物218还可以通过例如印刷方法诸如丝网印刷、反向胶版凹版印刷、柔版印刷、喷墨印刷或另一种方法而图案化。在一些实施方式中，湿润组合物218可包括具有液相以及固相的材料，或者可包括至少部分地为液体或具有类似于液体那些性质的性质的材料，比如溶胶、半固体、凝胶等。衬底220可以是透明或不透明的，可以是柔性或刚性的，并且可由例如聚合物、离聚物、EVA、PVB、TPO、TPU、PE、PET、PETG、PMMA、聚碳酸酯、PVC、PP、丙烯酸型聚合物、ABS、陶瓷、玻璃、硅、金属(例如，不锈钢或铝)或其任意组合以及之前作为合适的主体材料列出的任何其它材料组成。衬底220可用作随后在装置组装期间被移除的临时衬底，或者可作为装置的层或其它组件保留在所得装置中。

之后，根据图2C左侧上的选项，添加剂222在湿润组合物218干燥之前或在其保持准许添加剂222嵌入到湿润组合物218内的状态时施加到湿润组合物218中。在一些实施方式中，施加添加剂222是经由流动涂布方法(例如，狭缝涂布、毛细管涂布、迈尔棒涂、杯涂、刮样等)。尽管未在左侧说明，但预期嵌入流体可同时或单独地施加到湿润组合物218中以促进添加剂222嵌入。在一些实施方式中，添加剂222的嵌入可经由代替或结合嵌入流体施加压力(例如，压辊)而完成。随后，所得主体材料224具有部分或完全地嵌入到主体材料224的表面中的至少一些添加剂222。可进行合适的加工以便将湿润组合物218转化为主体材料224。在装置组装之间，具有嵌入的添加剂222的主体材料224可层压或以其它方式连接至邻近的装置层，或者可用作衬底，邻近的装置层可形成、层压或以其它方式施加到其上。

关于图2C中施加添加剂222和嵌入添加剂222的某些方面可使用与上文关于图2A和图2B所述类似的加工条件和材料来进行，且那些方面不需要在下面重复。以下提供与陶瓷和陶瓷前体相关的实施方式的额外细节。

在一些实施方式中，添加剂被嵌入到液体陶瓷前体的涂层形式的湿润组合物中，其可包括溶剂和一组反应性物质。嵌入是在溶剂充分干燥之前和/或干燥之后但在固化之前进行，然后是固化或以其它方式将陶瓷前体转化为充分冷凝或重构的玻璃的选项。陶瓷前体反应性种类的实例包括旋涂式玻璃、硅烷(例如，Si(OR)(OR’)(OR”)(R”’)、Si(OR)(OR’)(R”)(R”’)和Si(OR)(R’)(R”)(R”’)，其中R、R’、R”和R”’独立地选自氢原子、烷基、烯基、炔基和芳基)、硅烷的钛类似物、硅烷的铈类似物、硅烷的镁类似物、硅烷的锗类似物、硅烷的铟类似物、硅烷的锡类似物、硅烷的锌类似物、硅烷的铝类似物、硅烷的任意混合的金属类似物、硅氧烷(例如，Si(OR)(OR’)(OR”)(OR”’)，其中R、R’、R”和R”’独立地选自氢原子、烷基、烯基、炔基和芳基)、硅氧烷的钛类似物、硅氧烷的铈类似物、硅氧烷的镁类似物、硅氧烷的锗类似物、硅氧烷的铟类似物、硅氧烷的锡类似物、硅氧烷的锌类似物、硅氧烷的铝类似物、硅氧烷的任意混合的金属类似物、碱金属硅酸盐(例如，硅酸钠和硅酸钾)或其任意组合。作为更具体的实例，陶瓷前体反应性物质可以是硅氧烷比如例如四甲氧基硅烷(或TMOS)、四乙氧基硅烷(或TEOS)、四(异丙氧基)硅烷)、其钛类似物、其铈类似物、其镁类似物、其锗类似物、其铟类似物、其锡类似物、其锌类似物、其铝类似物、其任意混合的金属类似物或其任意组合。

在一些实施方式中，反应性种类在添加剂嵌入之前至少部分地反应。反应可通过例如在酸和催化剂存在下水解且接着缩合来进行，从而产生低聚或聚合的链。例如，硅烷和硅氧烷可经历部分缩合以产生具有Si-O-Si键和对应于(OR)或(R)的至少一些侧基的低聚或聚合链。

在一些实施方式中，液体陶瓷前体包括至少两种不同类型的反应性物质。如由TEOS、TMOS、四(异丙氧基)硅烷例示的，不同类型的种类可彼此反应，且可适当地选择以便控制蒸发速率和固化前的膜形态。具有较大侧基——比如在四(异丙氧基)硅烷的情况下为异丙氧基，而在TMOS的情况下为甲氧基——的反应性种类在转化为凝胶时可产生较大孔隙尺寸，所述较大孔隙尺寸可在嵌入流体存在下促进膨胀。另外，在水解后，较大侧基可转化为具有较低挥发性的相应醇，例如在四(异丙氧基)硅烷的情况下为异丙醇而在TMOS的情况下为甲醇，其会减缓干燥速率。在其它实施方式中，不同类型的种类不可能反应，例如硅酸钠与四(异丙氧基)硅烷。这可以提供通过干燥硅酸盐形成的基质整体便利地固化的性质，同时保持一些量的延迟缩合以允许添加剂嵌入。

在一些实施方式中，反应性种类在反应之前或在反应之后可包括一些量的Si-C或Si-C-Si键，其可赋予韧性、孔隙度或其它期望的特征，比如以允许截留溶剂从而减缓干燥速率或在嵌入流体存在下促进膨胀。

在一些实施方式中，反应性种类在反应之前或在反应之后可包括Si-OR基团，其中R为具有低挥发性的长链侧基以减缓液体陶瓷前体的涂层的干燥速率。在其它实施方式中，反应性种类可包括Si-R’基团，其中R’为具有低挥发性的长链侧基，以减缓液体陶瓷前体的涂层的干燥速率。R和R’任一者或两者也可以具有相互作用并保持溶剂的特征，从而减缓干燥过程。例如，R和R’可具有极性、非极性、脂族特征或匹配溶剂那些特征的其它特征。

在一些实施方式中，液体陶瓷前体中包括的溶剂可包括水、醇、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、另一种极性溶剂、另一种非极性溶剂、上面列出的任何其它适合流体或其任意组合。例如，溶剂可为非极性的，并且可在水解期间不同类地使用水，其中完全缩合在干燥陶瓷前体的涂层之后发生。作为另一个实例，可选择溶剂的组合，以使得主要组分具有高挥发性以便运载、润湿或均衡(level)反应性种类，而次要组分具有低挥发性以延迟涂层的干燥。还考虑了反应性种类可形成相对较小分数的总涂层体积以减缓干燥。

在一些实施方式中，液体陶瓷前体可用各种各样的涂布方法施加至衬底，比如辊对辊工艺、辊涂、凹板印刷式涂布、狭缝型涂布、刮刀涂布、喷涂和旋涂。例如，液体陶瓷前体可通过旋涂来施加，并且添加剂可在开始旋涂时或在开始旋涂后但在所得涂层在旋转器上干燥之前沉积。

在一些实施方式中，添加剂可分散于载体流体中，并且然后以湿润形式施加到液体陶瓷前体中。载体流体可包括与液体陶瓷前体的低挥发性组分相同的溶剂(或具有类似特征的另一种溶剂)以便减少或避免冲击时的不利相互作用。还考虑了载体流体可为挥发物(例如，甲醇或另一种低沸点醇)，其在冲击之前基本上蒸发(或至少部分蒸发)。合适的载体流体的另一实例是水。

在一些实施方式中，固化可在嵌入之后进行，使得液体陶瓷前体转化为玻璃。例如，固化可包括在氮气(任选地含有水蒸气(可能为饱和的))中加热到约400℃至约500℃范围内的温度，加热上至足以去除残余溶剂的温度(例如约100℃至约150℃)，或加热到约800℃至约900℃范围内的温度以形成充分冷凝的玻璃。可省略固化，比如在硅酸钠(或另一种碱性硅酸盐)的情况下，其可在环境条件下干燥为坚固的“透明涂层(clear coat)”。在一些实施方式中，固化还可以用作嵌入的纳米线或其它添加剂的烧结/退火操作，例如，加热上至用于低温烧结/熔合纳米线结的温度(例如，约100℃至约250℃)。在一些实施方式中，预固化可在嵌入之间进行，以稳固涂层从而抵抗剪切或流动力，但仍在允许嵌入添加剂的状态。

返回图2C并且参考右侧上的选项，湿润组合物218可最初通过合适的加工比如通过至少部分地干燥、固化、交联、聚合或其任意组合而转化为干燥组合物226。之后，添加剂222和嵌入流体228可被施加到干燥组合物226。添加剂222可在溶液中或以其它方式分散于嵌入流体228中，并且可经由一步嵌入同时施加至干燥组合物226。可选地，添加剂222可在嵌入流体228处理干燥组合物226之前、期间或之后单独地施加至干燥组合物226中。如上所示的，单独施加添加剂222可被称作两步嵌入。随后，所得的主体材料224具有部分或完全地嵌入到主体材料224的表面中的至少一些添加剂222。任选地，可进行合适的加工以便将干燥组合物226转化为主体材料224，比如通过额外的干燥、固化、交联、聚合或其任意组合。图2C中所示的任意或所有制造阶段都可以在合适的流体(例如，嵌入流体或其它合适的流体)的蒸气环境存在下进行，以促进添加剂222嵌入、减缓湿润组合物218的干燥或此二者。

关于图2C中添加剂222和嵌入流体228的施加以及添加剂222的嵌入的某些方面可使用与上面关于图2A和图2B所述类似的加工条件和材料来进行，并且那些方面不需在下文重复。具体而言，并且在至少某些方面，将添加剂222嵌入到图2C的干燥组合物226中的加工条件可看作大致与当将添加剂212嵌入到图2B的干燥组合物208中时所用的那些加工条件相等。下面提供涉及陶瓷和陶瓷前体实施方式的进一步细节。

在一些实施方式中，添加剂被嵌入到未固化的(或不充分固化的)陶瓷前体的涂层形式的干燥组合物中，其最初干燥但稍后通过嵌入流体而膨胀。这之后是干燥嵌入流体，使涂层基体围绕添加剂收缩。在一些情况中，嵌入流体可包括与干燥前的陶瓷前体的溶剂相同的溶剂(或具有类似特征的另一种溶剂)，在该情况中，加工条件可看作大致与当将添加剂嵌入到湿润组合物中时所用的那些加工条件相等。嵌入添加剂，然后是固化或以其它方式将陶瓷前体转化为充分冷凝或重构的玻璃的选项。

在一些实施方式中，反应性种类被选择为最初在水解和缩合之前为低聚的或聚合的(例如，与单体如TEOS或TMOS相对)。这些低聚或聚合形式的反应性种类可在嵌入流体存在下促进膨胀。实例包括可以Methyl51、Ethyl50、Ethyl40等的名称获得的反应性种类。在其它实施方式中，低聚或聚合反应性种类可通过例如经由水解和缩合使单体反应性种类反应以达到期望的分子量来形成。低聚或聚合反应性种类可与单体反应性种类，与可混溶、可部分地混溶或大致不可混溶的不同物质组合。这种低聚或聚合反应性种类还可以根据图2C的左侧选项，即通过将这类低聚或聚合反应性种类包括于液体陶瓷前体的涂层中且在干燥之前任选地在嵌入流体存在下将添加剂嵌入到涂层中来使用。

在一些实施方式中，反应性种类可包括具有高达两个反应性位点的单体，比如硅酮、倍半硅氧烷等。在反应时，这些反应性种类可形成具有可控制量的交联的聚合物链，从而在嵌入流体存在下促进膨胀并促进添加剂嵌入。例如，反应性物质可包括Si(OR)₂R’₂，比如Si(ORH₂CH₃)₂(CH₃)₂，其一般在约400℃以下不交联，可通过嵌入流体因其聚合性质而膨胀，并且可随后通过加热到400℃以上而交联为玻璃。这些聚合反应性种类还可以根据图2C的左侧选项，即通过将所述聚合反应性种类包括于液体陶瓷前体的涂层中且在干燥之前任选地在嵌入流体存在下将添加剂嵌入到涂层中来使用。

根据一些实施方式，添加剂可部分地嵌入陶瓷或陶瓷前体中，并且之后由相对薄的外涂层覆盖，以便保护纳米线免受磨损同时仍经由外涂层的隧道效应或破裂或外涂层的导电性提供表面导电性。由于通过外涂层提供的耐磨性，可放松对嵌入程度的控制，比如通过允许添加剂的不足嵌入和扩大工艺窗口(process window)。在另一种实施中，透明导体还包括邻近与嵌入表面相对表面的外涂层，其可用于充当缓冲层。

图4A至图4C中图解了并入外涂层操作的制造方法。陶瓷前体的涂层400在衬底402上形成，并且添加剂404被施加到涂层400上且部分地嵌入涂层400中，如图4A所示。衬底402可由例如聚合物、离聚物、EVA、PVB、TPO、TPU、PE、PET、PETG、PMMA、聚碳酸酯、PVC、PP、丙烯酸型聚合物、ABS、陶瓷、玻璃、硅、金属(例如，不锈钢或铝)或其任意组合以及之前作为合适的主体材料列出的任何其它材料组成。衬底402可用作随后在装置组装期间被移除的临时衬底，或者可作为装置的层或其它组件保留在所得装置中。陶瓷前体可以是，例如，二氧化硅玻璃或其它陶瓷的溶胶-凝胶前体，比如TEOS在乙醇、甲醇、2-丙醇、正丙醇、2-甲基-2丙醇、1-丁醇、三氟乙醇、六氟丙醇、水或其任意组合中的溶液。此外，溶剂可以用HCl、HNO₃、NaOH、NH₄OH或其它酸和碱进行pH调节。虽然醇在一些实施方式中对于稳定银纳米线可以是期望的，但非醇也可适用于嵌入添加剂。陶瓷前体可通过刮涂或另一种合适的施加方法施加至衬底402，并且略微加热以便赶走过量液体。剩余的陶瓷前体可被称作“A阶段的(A-staged)”或在“A阶段(A-stage)”中，并且可部分或充分固化。

随后，用外涂层406覆盖添加剂404，如图4B中所示。外涂层406可由与涂层400相同类型的陶瓷前体组成，或者可由以某些方式不同的陶瓷前体组成。外涂层406可通过例如刮涂、喷涂或另一种合适的施加方法施加或形成在添加剂404上，并且之后被固化或以其它方式加工，如图4C中所示。注意，可选地，外涂层406可通过层压或沉积技术施加，比如物理气相沉积(例如，溅射、电子束物理气相沉积、蒸发沉积和脉冲激光沉积)、化学气相沉积和原子层沉积。外涂层406的固化可通过在合适的温度下或在合适的温度范围内加热进行。举例来说，约40℃至约200℃的加热是一种类型的固化，其中孔隙可基本上不可逆地收缩，或者其中分子链可基本上充分缩合。作为另一个实例，固化可通过在范围在约200℃至约500℃的温度下加热来完成，使得所得的陶瓷结构更加刚性且有序。另一种固化方法可在室温或升高的温度下在HCl蒸汽(或另一种酸性蒸汽)存在下进行。进一步的固化方法可在氨蒸汽(或另一种碱性蒸汽)存在下进行。涂层400的固化还可连同与外涂层406的固化一起进行。在一些实施方式中，外涂层406可对于表面是共形的(如图4B和图4C中视觉上描述的)，或者外涂层406可以是不共形的，从而作为平面化层，其可降低涂层400和添加剂404复合体的粗糙度。

虽然图4A至图4C中图解了并入外涂层操作的具体实施方式，但也考虑其它实施方式。例如，外涂层操作也可在图2A至图2C中所示的制造方法中并入。作为另一个实例，外涂层可由导电性材料、半导电材料或两者组成。导电性和半导电材料的实例包括本文作为合适的添加剂列举的那些。导电性和半导电材料的使用可桥接添加剂-添加剂间隙，从而即使存在这些间隙也提供期望的导电性水平。当材料是不导电的时，添加剂-添加剂间隙可增加结电阻或使结不存在，而当材料是导电或半导电的时，所述材料可降低或最小化结电阻并且提高结形成。导电性或半导电外涂层的施加可以以各种方式进行。例如，在ITO或另一种导电性氧化物或硫属化物的情况中，外涂层可物理气相沉积(例如，溅射)到具有表面暴露的、表面嵌入的添加剂的组合物上。导电性氧化物和硫属化物还可通过液体或溶液沉积施加，如在以下部分中进一步解释的。在导电性聚合物、基于碳的涂层、复合材料涂层(例如，银油墨或糊状物)以及其它类型的涂层的情况中，导电性材料可通过涂布、喷涂、流动涂布等进行施加。

在一些实施中，外涂层406可图案化，比如非周期性(或无周期的、随机的)图案或周期性图案，比如网格图案、菱形图案、方形图案、矩形图案、三角形图案、另一种多边形图案、波纹状图案、棱角状图案、互连图案或其任意组合。在一些实施中，这些类型的图案化的外涂层可用于包括太阳能光伏的应用，其中外涂层可被当作用于收集电流的母线和指针。

为了允许经由隧道效应的导电性，外涂层406的厚度可以是上至约200nm，比如上至约150nm、上至约100nm、上至约90nm、上至约80nm、上至约70nm、上至约60nm、上至约50nm、上至约40nm、上至约30nm或上至约20nm，并且下至约5nm、下至约2nm或下至约1nm。在一些实施中，外涂层406可以更厚，比如上至约100μm、上至约10μm或上至约1μm，这取决于外涂层材料的导电性以及导电性或表面导电性是期望的还是不期望的。在外涂层由介电陶瓷或另一种材料组成的情况中，室温下外涂层的介电常数可以在约1.5至约30的范围内，比如约2至约25、约2至约20、约3至约20、约4至约20、约5至约20或约10至约20。

将添加剂并入透明导电性基体中

透明导体的某些实施方式包括并入到本身是导电性或半导电的主体材料中的添加剂。在一些实施方式中，主体材料用作透明导电性基体，由于透明导电性基体和添加剂之间的相互作用，并入导电性或半导电添加剂赋予改进的特征(例如，导电性)。透明导体的一些实施方式包括并入了添加剂比如微米线、纳米线、纳米管的导电性氧化物或硫属化物，或此二者。

透明导体一般通过使用用于沉积导电性氧化物膜的干法形成，比如通过使用专门的物理气相沉积(例如，溅射)或专门的化学气相沉积技术。所得的涂层可展现良好的透明度和良好的导电性。然而，这些技术的缺点包括高成本、高过程复杂性、强的能量要求、装置的高资本支出以及差的生产率。

导电性氧化物膜还可通过使用湿化学方法形成，比如通过作为液体、溶液或分散体涂布、印刷或沉积膜。导电性氧化物的配制和液相沉积可包括施加导电性氧化物的溶胶-凝胶前体或导电性氧化物的纳米结构的分散体，然后适当处理以便将导电性氧化物固化、粘合或烧结为固体膜。由溶胶-凝胶前体形成的导电性氧化物可在表面上展现更高的光滑度，而由纳米结构的分散体形成的膜可展现稍微更高的表面粗糙度。而且，前一种类型的膜可比后一种类型的膜稍微更薄，同时产生类似的薄层电阻和透光度。液相沉积导电性氧化物的能力将允许刚性、直接、低成本和低复杂性地施加到各种衬底上，包括柔性衬底。能够印刷或辊对辊加工导电性氧化物膜将提供基于真空的技术的更低成本的备选方案，比如物理气相沉积。另外，相比于物理气相沉积的膜，液相沉积的导电性氧化物膜可具有不同的膜厚度均匀性、硬度、摩擦力、耐磨性或粘着性。

液相沉积的导电性氧化物膜的当前缺点是迄今为止，这种导电性氧化物膜相比于通过干法形成的导电性氧化物膜可具有高出约2至3个数量级的薄层电阻。例如，这种液相沉积的导电性氧化物膜的薄层电阻可以在约2-10kΩ/sq的范围内，其可能过高以至不能满足用于显示器、太阳能和其它应用的透明导电性电极的规格。ITO纳米颗粒，例如，可具有约2×10^-4Ωcm的个体电阻率，但由这些纳米颗粒形成的膜可具有约10^-2Ωcm的电阻率，表明从晶界和由于晶界产生的界面电子散射衍生出很多额外的电阻。

透明导体的某些实施方式利用液相沉积的导电性氧化物膜的益处，同时通过并入纳米线或其它导电性或半导电添加剂解决其较低导电性的缺点。使用导电性氧化物作为主体材料允许添加剂-添加剂间隙被导电性氧化物桥联，从而提供期望的导电性水平——即使存在这些间隙并且即使在不存在导电性氧化物时添加剂的密度在电渗透阈值以下。换言之，当电流经过在不彼此直接接触的添加剂之间的导电性氧化物时添加剂-添加剂导电性可被保持。在由导电性氧化物的熔合(例如，充分或部分熔合或烧结)的纳米颗粒形成的膜的情况中，将添加剂并入这些膜中有助于桥联结、增加导电性并且维持期望的透明度水平。而且，即使在将添加剂更深地嵌入导电性氧化物之后，或者即使添加剂通过整体并入分布在导电性氧化物内时，导电性氧化物也可提供表面导电性。由此，可放松对添加剂的嵌入或空间分布的控制，比如通过准许添加剂的过度嵌入或整体并入和扩大工艺窗口。有利地，不需要依赖导电性氧化物的特征作为所得透明导体的导电性的首要或唯一驱动。相反，导电性氧化物可用于在相邻添加剂之间提供电连接，因而形成添加剂的网络(间隙通过导电性氧化物桥联)，从而提供至少与通过干法形成的导电性氧化物膜相当的——如果不是超出的——导电性水平。虽然前面讨论的某些方法针对导电性氧化物，应当理解这些方法可类似地适用于导电性硫属化物，以及可用作透明导电性基体的其它导电性或半导电材料。

合适的透明导电性氧化物和硫属化物包括掺杂的或未掺杂的金属氧化物和金属硫属化物。透明导电性氧化物和硫属化物可以是晶体的、多晶的或无定形的。实例包括ITO(或掺杂锡的氧化铟，例如，In₂O₃:Sn)、掺杂氟的氧化锡(例如，SnO₂:F或FTO)、掺杂锑的氧化锡(例如，SnO₂:Sb)、掺杂铝的氧化锌(例如，ZnO:Al或AZO)、掺杂镓的氧化锌(例如，ZnO:Ga)、掺杂硼的氧化锌(例如，ZnO:B)、掺杂铟的氧化锌(例如，ZnO:In)、氧化镉(掺杂的或未掺杂的)、硫化镉(掺杂的或未掺杂的)、硫化锌(掺杂的或未掺杂的)、掺杂锌的氧化铝和镉锡氧化物(掺杂的或未掺杂的，例如，Cd₂SnO₄)。镉-锡系统(例如，Cd-Sn合金)、掺杂镧的钛酸锶和掺杂钇的钛酸锶也可用作透明导电性基体。合适的材料的额外实例包括In、Sn、Cd、Zn、Ga、Ti、Ag、Sb、Mg、Cu、Ni、Al、Fe、Co、Sc、Sr、La、Se、W或其任意组合的金属盐、金属氧化物、金属硫属化物以及含其它金属的组合物。

图5中图解了用于将添加剂整体并入透明导电性基体504中的制造方法。参考图5的上部，纳米线500(例如，银纳米线)与透明导电性基体504的前体502混合。其它类型的导电性或半导电添加剂可代替或结合纳米线500使用。

前体502可包括，例如，溶胶-凝胶前体。溶胶-凝胶方法一般是指用于制造材料如金属氧化物的膜、片或层的湿化学方法。在一些实施方式中，所述方法始于作为离散颗粒或聚合物的网络(或凝胶)的前体的化学溶液(或溶胶)。前体可经受各种形式的水解和缩聚反应。在一些实施方式中，溶胶逐渐朝向形成溶胶状二相系统演变，所述系统包括具有范围从离散颗粒到聚合物网络的形态的液相和固相。

溶胶-凝胶前体可包括一种或多种成分源(例如，金属源)、溶剂和任选的催化剂。ITO的成分源的实例包括氯化铟(III)、乙酰丙酮化铟(III)、醋酸铟(III)、硝酸铟(III)、醇化铟(III)(例如，TEOS和TMOS的氢氧化铟(III)类似物的烷基酯)、氯化锡(IV)、醋酸锡、异丙醇锡和醇化锡(例如，TEOS和TMOS的氢氧化锡类似物的烷基酯)。掺杂铝的氧化锌的成分源的实例包括硝酸铝、氯化铝和醋酸锌。实例溶剂包括2-甲氧基乙醇、甲醇、2-丙醇、松油醇、其它醇、乙酰丙酮、乙二醇和甘油。催化剂的实例包括盐酸、水和氨。举例来说，溶胶-凝胶前体可以是氧化锌(掺杂的或未掺杂的)、ITO、铝和锌的氧化物、掺杂氟的氧化锡、掺杂的氧化镉、或者另一种掺杂或未掺杂的金属氧化物或硫属化物的前体。举例来说，对于掺杂锌的氧化铝，前体可包括醋酸锌加上硝酸铝的0.1M乙醇溶液，其中摩尔比Zn/(Zn+Al)=0.01。以ITO为例，前体可包括异丙醇铟加上醋酸锡的0.1M乙醇溶液，其中摩尔比Sn/(Sn+In)=0.10。更一般地，掺杂元素相对于掺杂元素和主要元素的组合量的摩尔比在约0.01至约0.3的范围内，比如约0.02至约0.25、约0.02至约0.2或约0.05至约0.15。

具体金属M的成分源的额外实例包括M_xCl_y、M_x(NO₃)_y、M_x(acac)_y、M_x(醋酸)_y和Mx(OR)，其中“acac”是指乙酰丙酮化物，并且“R”是指氢或烷基。举例来说，M可以是In、Sn、Al或者用于产生期望的透明导电性基体的任何其它金属。金属氧化物和硫属化物的溶胶-凝胶前体一般比相应的基于硅的化学品的反应性小，因此以稍微更高温度进行的固化或包含更快的离去基团(例如，除了-OR基团以外的基团，或者R不那么大的这些基团)可以是期望的。

将纳米线500与前体502混合可以许多方式进行。例如，纳米线500可与溶剂比如乙醇混合，并且纳米线/溶剂混合物可与前体502混合，其可与乙醇或不同的溶剂预混合。合适的溶剂的其它实例包括2-丙醇、乙二醇、甲醇、甲苯、甲基·乙基酮、三氟乙醇、四氟丙醇、环己酮等。

将纳米线500与前体502混合的另一个选项是除了或代替常规的模板试剂如聚乙烯吡咯烷酮(或PVP)在前体502的存在下合成纳米线500。溶胶-凝胶前体可被选择为具有类似的模板试剂的配位性质或者具有合适的附接的官能团，比如在PVP模板试剂存在下的吡咯烷酮基团。可在优先结合特定晶面的材料存在下通过加热由纳米颗粒合成纳米线500，从而产生沿特定方向的优先生长。

将纳米线500与前体502混合的另一个选项是用于要从天然溶剂中去除并且通过前体502的溶胶-凝胶溶剂、粘合剂或此二者再造或再分散的纳米线500。将纳米线500与前体502混合的另一个选项是原位或正要混合之前经由例如电纺丝、液体方法、多元醇法或另一种方法合成纳米线500。

代替或除了溶胶-凝胶前体，前体502可包括由透明导电性基体504的材料组成的纳米结构，比如导电性氧化物的纳米颗粒、导电性硫属化物的纳米颗粒或此二者。导电性氧化物或硫属化物的纳米结构可以在适当液体中的分散体形式提供，或者可通过与溶胶-凝胶前体类似的湿化学法施加。纳米结构可通过金属源的液相共沉淀合成，比如与针对溶胶-凝胶前体列出的那些类似的金属盐和其它金属源。合成导电性氧化物或硫属化物纳米结构的其它方法包括乳化技术、微波辅助的合成、溶剂热合成、激光诱导的破碎等。导电性氧化物或硫属化物纳米结构可通过聚合物配体合成或分散，所述配体可将纳米结构保持在一起或以一些程度的有机交联保持紧密接近。配体或其它稳定剂还可用于阻碍更大聚集体在沉积的膜中的形成，从而导致膜的电和光性质增强。一旦被合成，导电性氧化物或硫属化物的纳米结构可通过沉淀和纯化从天然溶剂中移除，并且任选地用溶剂、粘合剂或此二者再造或再分散。

一旦纳米线500与前体502混合，所得混合物或分散体通过喷射、印刷、滚轧、凹版涂布、狭缝型涂布、杯涂、刮涂、毛细管涂布、浸渍、浸涂或另一种合适的湿化学法作为涂层施加在衬底506上，如图5的下部中所示。衬底506可以是透明或不透明的，可以是柔性或刚性的，并且可由例如、聚合物、离聚物、EVA、PVB、TPO、TPU、PE、PET、PETG、聚碳酸酯、PVC、PP、丙烯酸型聚合物、ABS、陶瓷、玻璃、硅、金属(例如，不锈钢或铝)或其任意组合以及之前作为合适的主体材料列出的任何其它材料组成。衬底506可用作随后在装置组装期间被移除的临时衬底，或者可作为装置的层或其它组件保留在所得装置中。之后，将施加到衬底506上的混合物固化，其可包括各种热、化学或物理处理，以便形成作为其中并入了纳米线500的固体膜、片或层的透明导电性基体504。固化可包括，例如，煅烧、烧结、退火、形成气体暴露、前体气体暴露、紫外线暴露、红外线暴露或其任意组合。例如，固化可通过加热到约500℃至约600℃，或者通过在稀释的HCl环境中加热至约50℃进行。在导电性氧化物或硫属化物的纳米结构的分散情况中，可进行固化以便至少部分地联合、熔合或合并纳米结构，比如通过退火或烧结。

参考图5的下部，所得透明导体508包括遍及大部分或基本上全部透明导电性基体504的体积或厚度随机空间布置的纳米线500。不同于定位到“平面”或“平面状”嵌入区域，纳米线500以更密切符合三维网络而不是二维网络的方式布置。由于透明导电性基体504可在相邻纳米线500之间提供电连接，因此不需要相邻纳米线500之间的物理接触。例如，如果纳米线500距彼此足够近，比如当纳米线500的密度使得纳米线500平均起来相距不大于约500nm、相距不大于约400nm、相距不大于约300nm、相距不大于约200nm、相距不大于约100nm、相距不大于约50nm或相距不大于约10nm时，透明导体508可具有期望的导电性水平。通过透明导电性基体504内的整体并入，当纳米线500暴露于高温时其可被保护而不被分解，从而维持期望的导电性水平。考虑纳米线500的其它空间布置。例如，纳米线500可在固化之前以一定的有序度在前体502内自取向，或者纳米线500可朝前体502的表面绽放(bloom)或迁移，引起至少一部分纳米线500在透明导电性基体504的表面暴露。

图6中图解了用于将添加剂表面嵌入至透明导电性基体604中的制造方法。参考图6的上部，透明导电性基体604的前体602通过喷射、印刷、滚轧、凹版涂布、狭缝型涂布、杯涂、刮涂、毛细管涂布、弯月面涂布、浸渍、浸涂或另一种合适的湿化学法作为涂层施加在衬底606上。前体602可包括，例如，金属氧化物或硫属化物的溶胶-凝胶前体、金属氧化物或硫属化物的纳米结构的分散体或其组合。用于前体602的合适的材料的实例在上面结合图5提及。衬底606可以是透明或不透明的，可以是柔性或刚性的，并且可由例如聚合物、离聚物、EVA、PVB、TPO、TPU、PE、PET、PETG、聚碳酸酯、PVC、PP、丙烯酸型聚合物、ABS、陶瓷、玻璃、硅、金属(例如，不锈钢或铝)或其任意组合以及之前作为合适的主体材料列出的任何其它材料组成。衬底606可用作随后在装置组装期间被移除的临时衬底，或者可作为装置的层或其它组件保留在所得装置中。

随后，纳米线600(例如，银纳米线)被施加至前体602，如图6的中部中所示。例如，纳米线600可与溶剂混合，比如乙醇、2-丙醇、乙二醇、甲醇、甲苯、甲基·乙基酮、三氟乙醇、四氟丙醇、环己酮等并且纳米线/溶剂混合物可被施加至前体602，其可包括相同或不同的溶剂。其它类型的导电性或半导电的添加剂可代替或结合纳米线600使用。纳米线600可在干燥或固化(例如，充分干燥或充分固化)之前或者在其保持在准许纳米线600嵌入在前体602内的状态时施加至前体602。任选地，前体602在施加纳米线600之前可至少部分地干燥或固化。考虑嵌入流体可同时或单独地施加至前体602以促进纳米线600的嵌入。之后，前体602具有部分或充分嵌入前体602表面中的至少一些纳米线600。关于图6中施加和嵌入纳米线600的某些方面可用与上面针对图2C描述的类似的加工条件和材料进行。具体而言，并且在至少某些方面，将纳米线600嵌入到图6的前体602中的加工条件可视为大致与当将添加剂222嵌入到图2C的湿润组合物218中时所用的那些加工条件相同。

嵌入纳米线600的另一个选项是在前体602上合成纳米线600。纳米线600可在其合成期间或之后部分或充分嵌入前体602的表面中。

之后，如图6的下部中所示，将前体602(具有嵌入的纳米线600)固化，其可包括各种热、化学或物理处理，以便形成作为其中并入了纳米线600的固体膜、片或层的透明导电性基体604。固化可包括，例如，煅烧、烧结、退火、形成气体暴露、前体气体暴露、紫外线暴露、红外线暴露或其任意组合。在导电性氧化物或硫属化物的纳米结构的分散情况中，可进行固化以便至少部分地联合、熔合或合并纳米结构，比如通过退火或烧结。

可在具有嵌入的纳米线600的前体602上形成一个或多个额外的前体层(任选地并入了纳米线或其它添加剂)。堆叠中的各前体层可在完全形成堆叠时共同固化，或者每个额外的前体层可在随后的前体层被添加至堆叠之前固化。

参考图6的下部，所得透明导体608包括定位在“平面”或“平面状”嵌入区域610内的纳米线600，其邻近透明导电性基体604的顶部并且与衬底606间隔开。由于透明导电性基体604可在相邻纳米线600之间提供电连接，因此不需要相邻纳米线600之间的物理接触。例如，如果纳米线600距彼此足够近，比如当纳米线600的密度使得纳米线600平均起来相距不大于约500nm、相距不大于约400nm、相距不大于约300nm、相距不大于约200nm、相距不大于约100nm、相距不大于约50nm或相距不大于约10nm时，透明导体608可具有期望的导电性水平。通过透明导电性基体604内的表面并入，当纳米线600暴露于高温时其可被保护而不被分解，从而维持期望的导电性水平。

图7中图解了用于将添加剂并入透明导电性基体704中的另一个制造方法。具体而言，图7中添加剂的并入通过外涂操作进行。参考图7的上部，纳米线700(例如，银纳米线)被施加在衬底706上。其它类型的导电性或半导电的添加剂可代替或结合纳米线700使用。纳米线700可预先形成并且随后施加在衬底706上。施加纳米线700的另一个选项是在衬底706上合成纳米线700。衬底706可以是透明或不透明的，可以是柔性或刚性的，并且可由例如聚合物、离聚物、EVA、PVB、TPO、TPU、PE、PET、PETG、聚碳酸酯、PVC、PP、丙烯酸型聚合物、ABS、陶瓷、玻璃、硅、金属(例如，不锈钢或铝)或其任意组合以及之前作为合适的主体材料列出的任何其它材料组成。衬底706可用作随后在装置组装期间被移除的临时衬底，或者可作为装置的层或其它组件保留在所得装置中。

任选地，纳米线700可至少部分地嵌入衬底706中。考虑了嵌入流体可同时或单独地施加至衬底706以促进纳米线700的嵌入。关于将纳米线700施加和嵌入衬底706的某些方面可用与上面针对图2A描述的类似的加工条件和材料进行。具体而言，并且在至少某些方面，将纳米线700嵌入到衬底706中的加工条件可视为大致与当将添加剂202嵌入到图2A的干燥组合物200中时所用的那些加工条件相同。

随后，如图7的中部中所示，透明导电性基体704的前体702通过喷射、印刷、滚轧、凹版涂布、狭缝型涂布、杯涂、刮涂、毛细管涂布、浸渍、浸涂或另一种合适的湿化学法作为外涂层施加在纳米线700和衬底606上。前体702可包括，例如，金属氧化物或硫属化物的溶胶-凝胶前体、金属氧化物或硫属化物的纳米结构的分散体或其组合。用于前体702的合适的材料的实例在上面结合图5提出。

随后，如图7的下部中所示，将前体702(外涂纳米线700)固化，其可包括各种热、化学或物理处理，以便形成作为其中并入了纳米线700的固体膜、片或层的透明导电性基体704。固化可包括，例如，煅烧、烧结、退火、形成气体暴露、前体气体暴露、紫外线暴露、红外线暴露或其任意组合。在导电性氧化物或硫属化物的纳米结构的分散情况中，可进行固化以便至少部分地联合、熔合或合并纳米结构，比如通过退火或烧结。

可在具有并入的纳米线700的前体702上形成一个或多个额外的前体层(任选地并入了纳米线或其它添加剂)。堆叠中的各前体层可在完全形成堆叠时共同固化，或者每个额外的前体层可在随后的前体层被添加至堆叠之前固化。

参考图7的下部，所得透明导体708包括定位在“平面”或“平面状”区域710内的纳米线700，其邻近透明导电性基体704的底部并且邻近衬底706。由于透明导电性基体704可在相邻纳米线700之间提供电连接，因此不需要相邻纳米线700之间的物理接触。例如，如果纳米线700距彼此足够近，比如当纳米线700的密度使得纳米线700平均起来相距不大于约500nm、相距不大于约400nm、相距不大于约300nm、相距不大于约200nm、相距不大于约100nm、相距不大于约50nm或相距不大于约10nm时，透明导体708可具有期望的导电性水平。由于针对导电性而言不需要纳米线700之间的物理电连接，纳米线700可在衬底706上更稀疏地分布，从而减弱可能妨碍纳米线700被前体702渗透的纳米线700覆在或叠在彼此上的趋势。在这种形式中，可减少由于不当的渗透引起的间隙或空隙的存在，从而产生改进的性能特征。另外，通过在透明导电性基体704内的并入，当纳米线700暴露于高温时其可被保护而不被分解，从而维持期望的导电性水平。

注意，在一些实施中，透明导电性基体704可在纳米线700上形成而不必在纳米线700上施加前体702。例如，导电性氧化物可在纳米线700已经施加至衬底706表面之后通过沉积技术(例如物理气相沉积)施加在纳米线700上。可选地，前体702可通过沉积技术形成，并且随后退火以形成透明导电性基体704。

图8中图解了用于将添加剂并入透明导体808中的另一个制造方法。具体而言，图8中添加剂的并入可视为图6和图7中所示制造方法的混合。

参考图8的上部，透明导电性基体804的前体802通过喷射、印刷、滚轧、凹版涂布、狭缝型涂布、杯涂、刮涂、毛细管涂布、弯月面涂布、浸渍、浸涂或另一种合适的湿化学法作为涂层施加在衬底806上。前体802可包括，例如，金属氧化物或硫属化物的溶胶-凝胶前体、金属氧化物或硫属化物的纳米结构的分散体或其组合。用于前体802的合适的材料的实例在上面结合图5提及。衬底806可以是透明或不透明的，可以是柔性或刚性的，并且可由例如聚合物、离聚物、EVA、PVB、TPO、TPU、PE、PET、PETG、聚碳酸酯、PVC、PP、丙烯酸型聚合物、ABS、陶瓷、玻璃、硅、金属(例如，不锈钢或铝)或其任意组合以及之前作为合适的主体材料列出的任何其它材料组成。衬底806可用作随后在装置组装期间被移除的临时衬底，或者可作为装置的层或其它组件保留在所得装置中。

随后，纳米线800(例如，银纳米线)被施加至前体802，如图8的中部中所示。例如，纳米线800可与溶剂混合，比如乙醇、2-丙醇、乙二醇、甲醇、甲苯、甲基·乙基酮、三氟乙醇、四氟丙醇、环己酮等并且纳米线/溶剂混合物可被施加至前体802，其可包括相同或不同的溶剂。其它类型的导电性或半导电的添加剂可代替或结合纳米线800使用。纳米线800可在干燥或固化(例如，充分干燥或充分固化)之前或者在其保持在准许纳米线800嵌入在前体802内的状态时，施加至前体802。考虑嵌入流体可同时或单独地施加至前体802以促进纳米线800的嵌入。之后，前体802具有部分或充分嵌入前体802表面中的至少一些纳米线800。关于图8中施加和嵌入纳米线800的某些方面可用与上面针对图2C描述的类似的加工条件和材料进行。具体而言，并且在至少某些方面，将纳米线800嵌入到图8的前体802中的加工条件可视为大致与当将添加剂222嵌入到图2C的湿润组合物218中时所用的那些加工条件相同。

嵌入纳米线800的另一个选项是在前体802上合成纳米线800。纳米线800可在其合成期间或之后部分或完全地嵌入前体802的表面中。

任选地，前体802可在施加纳米线800之前至少部分地干燥或固化。前体802的干燥或固化可进行至使得纳米线800保持在前体802表面上并且很少或没有嵌入到前体802中的程度。

随后，如图8的中部中所示，透明导电性基体812的前体810通过喷射、印刷、滚轧、凹版涂布、狭缝型涂布、杯涂、刮涂、毛细管涂布、浸渍、浸涂或另一种合适的湿化学法作为外涂层施加在纳米线800和前体802上。前体810可包括，例如，金属氧化物或硫属化物的溶胶-凝胶前体、金属氧化物或硫属化物的纳米结构的分散体或其组合。用于前体810的合适的材料的实例在上面结合图5提及。前体810可具有与前体802相同或相似的组成，或者在一些形式中可以不同。

随后，如图8的下部中所示，将前体802和810固化，其可包括各种热、化学或物理处理，以便形成作为其中并入了纳米线800的固体膜、片或层的透明导电性基体804和812。固化可包括，例如，煅烧、烧结、退火、形成气体暴露、前体气体暴露、紫外线暴露、红外线暴露或其任意组合。在导电性氧化物或硫属化物的纳米结构的分散情况中，可进行固化以便至少部分地联合、熔合或合并纳米结构，比如通过退火或烧结。

可在前体810上形成一个或多个额外的前体层(任选地并入了纳米线或其它添加剂)。堆叠中的各前体层可在完全形成堆叠时共同固化，或者每个额外的前体层可在随后的前体层被添加至堆叠之前固化。

参考图8的下部，所得透明导体808包括在透明导电性基体804和812之间并入并且定位在“平面”或“平面状”区域814内的纳米线800，其与衬底806间隔开并且至少部分地向上延伸到透明导电性基体812中并且向下延伸到透明导电性基体804中。还考虑了纳米线800可基本上或完全定位在透明导电性基体804和812中的一个内。进一步考虑了纳米线800可作为透明导电性基体804和812之间的区别层并入。由于透明导电性基体804和812可在相邻纳米线800之间提供电连接，因此不需要相邻纳米线800之间的物理接触。例如，如果纳米线800距彼此足够近，比如当纳米线800的密度使得纳米线600平均起来相距不大于约500nm、相距不大于约400nm、相距不大于约300nm、相距不大于约200nm、相距不大于约100nm、相距不大于约50nm或相距不大于约10nm时，透明导体808可具有期望的导电性水平。通过透明导电性基体804和812内的并入，当纳米线800暴露于高温时其可被保护而不被分解，从而维持期望的导电性水平。

注意，在一些实施中，可形成透明导电性基体804和812中的一个或多个而不必施加相应的前体802和810。例如，透明导电性基体804可以是在衬底806的表面上通过物理气相沉积(或另一种沉积技术)形成的导电性氧化物。纳米线800可随后被施加至透明导电性基体804的表面。可选地，前体802可通过沉积技术形成并且随后被退火以形成透明导电性基体804。类似地，透明导电性基体812可通过物理气相沉积(或另一种沉积技术)在纳米线800上形成，或者前体810可通过沉积技术形成，并且透明导电性基体812可通过将前体810退火形成。注意，在某些实施中，透明导电性基体804和812中的一个或二者可用物理气相沉积、化学气相沉积、原子层沉积、喷涂、层压或其它技术形成。可选地，这些技术的组合可与利用湿化学法形成透明导电性基体804和812中的一个结合使用。例如，两个透明导电性基体804和812中的一个可通过物理气相沉积形成，并且另一个可用湿化学法形成。

另外，代替施加前体810，在固化前体802之前或在之后可在纳米线800上进行与参照图4A至图4C所述的类似的外涂层操作。例如，外涂层可由陶瓷材料(例如，介电陶瓷材料)、导电材料、半导电材料或其任意组合组成。这种外涂层的其它方面在上面参照图4A至图4C进行了描述，并且那些方面不再重复。

有利地，用导电性添加剂形成的图5至图8的透明导体508、608、708和808可提供至少与通过湿化学法或通过干法且不用这些添加剂形成的导电性氧化物膜相当的——如果不是超过的——导电性和透明度水平。对于导电性(就薄层电阻而言)和透明度(就透光度而言)的合适值在上面透明导体的概述部分中提及。例如，在约85%或更大的透光度下(例如，太阳通量加权的透光度或在另一个光波长范围测量的透光度)，薄层电阻可以为不大于约500Ω/sq、不大于约400Ω/sq、不大于约350Ω/sq、不大于约300Ω/sq、不大于约200Ω/sq、不大于约100Ω/sq、不大于约75Ω/sq、不大于约50Ω/sq、不大于约25Ω/sq、不大于约15Ω/sq、不大于约10Ω/sq并且下至约1Ω/sq或约0.1Ω/sq，或更小。即使透明导电性基体504、604、704、804和812的固有薄层电阻(即，在缺少纳米线500、600、700和800时基体504、604、704、804和812的薄层电阻)可以为至少约800Ω/sq、至少约1KΩ/sq、至少约1.5KΩ/sq或至少约2KΩ/sq并且上至约10kΩ/sq或更大，这种低薄层电阻也可通过纳米线500、600、700和800以及透明导电性基体504、604、704、804和812之间的协同相互作用实现。换句话说，透明导体508、608、708和808的整体或有效的薄层电阻可不大于透明导电性基体504、604、704、804和812的固有薄层电阻的m倍，其中m可以是约1、约1/2、约1/5、约1/10、约1/20、约1/30、约1/40、约1/50、约1/60、约1/70、约1/80、约1/90或约1/100。

用于并入或以其它方式并入添加剂的加工参数以及其它考虑因素在上面针对本发明的一些实施方式提及。下面列出了一些实施方式的导电性氧化物或硫属化物的工程前体及其相应的涂层构成的一些额外的非限制性考虑因素。

(1)纳米线或其它添加剂应当与前体可兼容和稳定以利于添加剂的并入。兼容性水平例如可与如汉森溶解度参数以及添加剂和前体的液体分散体之间的其它相互作用参数相关联。兼容性水平还与添加剂的液体分散体的溶剂化或膨胀能力相关联。在将添加剂并入导电性氧化物或硫属化物的纳米结构的分散体的情况中，添加剂的液体分散体的相关考虑因素包括，例如，纳米结构的大小和纳米结构的毛细管力/润湿性。

(2)液体沉积的构成应当具有与衬底足够小的接触角以促进润湿性。这可通过润湿剂、表面处理衬底或此二者解决。

(3)液体沉积的构成应当在相关的工业条件下具有足够的耐久性。这可通过添加一种或多种稳定剂增强。

(4)干燥和加热工艺可以以获得可重复的均匀涂层的方式执行。

包含透明导体的装置

本文所述的透明导体可用作在各种装置中的透明导电性电极。合适的装置的实例包括太阳能电池(例如，薄膜太阳能电池和晶体硅太阳能电池)、显示装置(例如，平板显示器、液晶显示器(“LCD”)、等离子体显示器、有机发光二极管(“OLED”)显示器、电子纸(“e-paper”)、量子点显示器和柔性显示器)、固态发光装置(例如，OLED发光装置)、触摸屏装置(例如，投射电容式触摸屏装置、覆盖层触摸(touch-on-lens)投射电容式触摸屏装置、显示屏上(on-cell)或显示屏内部(in-cell)投射电容式触摸屏装置、自电容式触摸屏装置、表面电容式触摸屏装置和电阻式触摸屏装置)、智能窗(或其它窗)、挡风屏蔽、航空透明件、电磁干扰屏蔽、电荷消散屏蔽和防静电屏蔽以及其它电子、光学、光电、量子、光伏和等离子体装置。透明导体可被调节或优化，取决于具体的应用，比如在光伏装置背景下的功函匹配或调节透明导体从而形成于其它装置组件或层的欧姆接触。

在一些实施方式中，透明导体可用作LCD中的电极。图9图解了根据本发明一个实施方式的ICD900的实例。背光模块902透射光穿过薄膜晶体管(“TFT”)衬底906和底部偏振器904，所述底部偏振器904邻近于TFT衬底906的底表面布置。TFT908、像素电极910和存储电容器912邻近于TFT衬底906的顶表面并且在TFT衬底906与第一对准层914之间布置。在第一对准层914与第二对准层920之间提供密封件916和间隔件918，其将液晶922包夹在中间。共用电极924和彩色基体926邻近于滤色片衬底928的底表面并且在滤色片衬底928与第二对准层920之间布置。如图9中所示的，顶部偏振器930邻近于滤色片衬底928的顶部表面布置。有利地，电极910和924任一者或两者可用本文所述的透明导体来实施。

在一些实施方式中，透明导体可用作用于LCD中的滤色片板中的常见电极。图10图解了根据本发明实施方式用于LCD中的滤色片1040。共用电极1041邻近外涂层/保护层1042布置，所述外涂层/保护层邻近红色、绿色和蓝色(“RGB”)彩色基体1043沉积，所述彩色基体邻近黑色基体1044，所述基体都布置在玻璃衬底1045上。外涂层/保护层1042可包括例如丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂或其任意组合，并且可用于平坦化RGB彩色基体1043和黑色基体1044的表面形状。在其它实施方式中，外涂层/保护层1042可符合RGB彩色基体1043和黑色基体1044的拓扑形状。在其它实施方式中，可省略外涂层/保护层1042。在一些实施方式中，黑色基体1044可被制成为导电的，并且可与共用电极1041形成电接触；在这种实施方式中，黑色基体1044可被视为共用电极1041的母线。有利地，共用电极1041可用本文所述的透明导体来实施。

在其它实施方式中，透明导体可用作光伏装置比如太阳能电池中的电极。在光伏装置的操作期间，光被光活性材料吸收以产生电子-空穴对形式的电荷载流子。电子经过一个电极离开光活性材料，而空穴经过另一个电极离开光活性材料。净效应为电流经过由入射光驱动的太阳能电池的流动，所述电流可传递到外部负载以执行有用的工作。

图11说明根据本发明实施方式的薄膜太阳能电池1100、1102和1104的实例。具体而言，薄膜太阳能电池1100对应于薄膜硅太阳能电池，其中由硅形成的光活性层1106布置在透明导电性电极1108与背面电极1110之间。参考图11，薄膜太阳能电池1102对应于CdTe太阳能电池，其中由CdTe形成的光活性层1112布置在透明导电性电极1114与背面电极1118之间，且阻挡层1116布置在光活性层1112与透明导电性电极1114之间。并且，薄膜太阳能电池1104对应于CIGS太阳能电池，其中由CIGS形成的光活性层1120布置在透明导电性电极1126与背面电极1124之间，且阻挡层1128布置在光活性层1120与透明导电性电极1126之间。薄膜太阳能电池1104的各个层布置在衬底1122上面，所述衬底可为刚性的。有利地，透明导电性电极1108、1114和1126可使用本文所述的透明导体来实施。例如，在CdTe太阳能电池1102的情况中，透明导电性电极1114可用作用于沉积由硫化镉组成的窗口层以及其它装置层的覆盖层。在一些实施方式中，外涂层可用于调节透明导电性电极的性质，例如功函。在其它实施方式中，轻微的磨损可用于打破存在的外涂层并且暴露下面的纳米线或其它添加剂。还考虑了背面电极1110、1118和1124可与透明导电性电极1108、1114和1126类似的实施。进一步考虑了透明导体可用于晶体、多晶、单晶或非晶硅太阳能电池中。进一步考虑通过使用本文讨论的透明导体，可使用更少、更薄、更宽间隔的母线或其组合，这可以通过例如减少由母线阻断的光的量来提高太阳能电池的性能。在另一个实施方式中，本文所述的透明导体可用于通过例如增加太阳能电池可获得的光的量、增加到太阳能电池中的光的吸收或其组合来帮助增强太阳能电池的性能。

在其它实施方式中，透明导体可用作触摸屏装置中的电极。触摸屏装置一般作为与显示器集成的交互式输入装置实施，其允许使用者通过接触触摸屏提供输入。触摸屏一般是透明的，以允许光和图像传输通过所述装置。

图12图解了根据本发明实施方式的投射电容式触摸屏装置1200的实例。触摸屏装置1200包括布置在一对有图案的透明导电性电极1202和1206之间的薄膜分离器1204，以及邻近透明导电性电极1208的顶表面布置的刚性触摸屏1208。当使用者接触触摸屏1208时，发生电容变化，并且控制器(未图示)感测该变化和解析用户接触的坐标。有利地，透明导电性电极1202和1206中的任一者或二者可用本文所述的透明导体实施。还考虑了透明导体可包括在电阻式触摸屏装置(例如，4线、5线和8线电阻式触摸屏装置)中，所述电阻式触摸屏装置包括柔性触摸屏，并且当使用者按压柔性触摸屏时基于一对透明导电性电极之间的电接触操作。

在其它实施方式中，透明导体可用作固态发光装置中的电极。图13图解了根据本发明实施方式的OLED发光装置1300的实例。OLED装置1300包括有机电致发光膜1306，其包括空穴传输层(“HTL”)1308、发射层(“EML”)1310和电子传输层(“ETL”)1312。两个电极，即阳极1302和阴极1304，布置在膜1306的任一侧上。当向电极1302和1304施加电压时，电子(来自阴极D04)和空穴(来自阳极D02)进入到膜1306中(阶段1)。电子和空穴在EML1310内的发光分子存在下重新结合(阶段2)，并且光被发射(阶段3)并穿过阴极1304离开。有利地，电极1302和1304中的任一者或两者可使用本文所述的透明导体来实施。还考虑了透明导体可包括于OLED显示器中，其可以与图13中所图示的类似的方式来实施。

在其它实施方式中，透明导体可用作电子纸中的电极。图14图解了根据本发明实施方式的电子纸1400的实例。电子纸1400包括透明导电性电极1402和底部电极1404，在其间为分散于载体介质1406中的带正电荷的白色颜料1408和带负电荷的黑色颜料1410。当施加“负的”电场时，黑色颜料1410向底部电极1404移动，而白色颜料1408向顶部透明导电电极1402移动，从而使那部分的电子纸1400呈现白色。当将电场颠倒时，黑色颜料1410向顶部透明导电性电极1402移动，从而使那部分的电子纸1400呈现为暗的。有利地，电极1402和1404中的任一者或两者可使用本文所述的透明导体来实施。

在又进一步实施方式中，透明导体可用作智能窗中的电极。图15图解了根据本发明实施方式的智能窗1500的实例。智能窗1500包括一对透明导电性电极1502和1506，在其间为控制光通过智能窗1500的活性层1504。在所示的实施方式中，活性层1504包括液晶，尽管活性层1504还可使用悬浮的颗粒或电铬材料来实施。当施加电场时，液晶通过根据电场对准来作出反应，从而允许光通过。当不存在电场时，液晶变得随机地定向，从而抑制光通过。以这种方式，智能窗1500可以呈现为透明的或半透明的。有利地，电极1502和1506任一者或两者可使用本文所述的透明导体来实施。另外，考虑与其它常规结构相比，本文所述的透明导体增加的光滑度(例如，由于将添加剂定位到“平面”嵌入区域中)可降低混浊度。

实施例

下列实施例描述本发明一些实施方式的具体方面，以便对本领域普通技术人员说明并提供描述。由于实施例仅提供可用于理解和实践本发明一些实施方式的具体方法，所以实施例不应被理解为限制本发明。

实施例1

透明导体的形成和表征

旋涂玻璃(“SOG”)溶液是通过将商业可得的SOG(Flextronics SOG20B)稀释到约1份SOG对约1.5份水的比例形成的。用刮刀施料器(例如，具有0.0005”间隙的U型涂布机)将SOG溶液涂布到洁净的钠钙玻璃上以形成SOG涂层。玻璃衬底可用合适的清洁剂和去离子水的溶液清洁。举例来说，可使用约2%Micro90清洁剂和约98%去离子水的溶液。所述玻璃衬底可用海绵通过该溶液清洁，在异丙醇中漂洗并且随后用气刀干燥。SOG涂层可在炉内以约80℃部分固化约5分钟(“A阶段的”)。随后，将纳米线(例如，作为部件号SLV-NW-60从BlueNanoNorth America of Corneilius,North Carolina商业可得的2.5mg/mL，60nm平均直径的银纳米线)在乙醇中的分散液涂布在A阶段的SOG涂层上面，比如用刮涂技术，使得银纳米线嵌入SOG涂层中。用0.0005”间隙U型涂布机将四乙氧基硅烷(“TEOS”)前体溶液(约0.01M至约0.02M)施加到具有嵌入的纳米线的A阶段的SOG涂层上。该玻璃-SOG-纳米线-TEOS复合物随后在约1μmole/cm³的HCl环境中以约70℃固化约60分钟。可选地，固化可在环境条件中进行或在大于约40℃的温度下更短持续时间(例如几分钟)中进行。可调节以便获得期望的涂层厚度的加工参数包括试剂的浓度、涂料施料器刮刀和衬底之间的距离或此二者。

透明导体根据上述过程形成，并且通过探查产生了约90Ω/sq的表面电导率。透明导体被发现为是机械上强劲的，因为纳米线没有被磨损去除。此外，并入了纳米线的透明导体可热稳定于至少约550℃。

实施例2

透明导体的形成

铟锡氧化物(“ITO”)纳米颗粒经由InCl₃和SnCl₄.5H₂O(8at.%)的沉淀合成，然后在约350℃下干燥和进行形成气体处理，在作为表面活性剂的3,6,9-三氧杂癸酸(3,6,9-trioxadecanoic acid)中再分散，与用于聚合的预水解的3-甲基丙烯酰氧基丙基-三甲氧基硅烷的粘合剂、作为光引发剂的二[2,4,6-三甲基苯甲酰基]苯基三膦氧化物以及作为主要溶剂的1-丙醇混合，获得包括约50wt.%的ITO的分散液。悬浮在1-丙醇中的银纳米线随后以约5mg/ml的浓度被混合到分散液中。ITO纳米颗粒/银纳米线分散液被凹版印刷或狭缝型涂布到玻璃衬底上，并且ITO纳米颗粒和银纳米线可在约500℃下烧结约1小时并且熔合在一起以便形成固体膜。对于给定的膜透光度，并入了银纳米线的膜具有较低的薄层电阻。

实施例3

透明导体的形成

将0.40mmol醋酸铟(99.99%)、约0.55mL油胺(70%)和约0.60mL油酸(90%)在约110℃在烧瓶中与7.0mL的十六烷(>99%纯度)混合，并且随后在氩气下将三乙胺N-氧化物搅拌到溶液中。乙醇使溶液沉淀，并且，在离心分离纯化之后，在异丙醇中进行再分散。此合成产生基本上单分散的、直径约11nm的氧化铟纳米颗粒。银纳米线在异丙醇中的分散液随后以约1mg/ml的浓度被混合到该胶体中。该分散液随后以约3英寸/s刮涂到玻璃衬底上，刮刀间隙尺寸为约1mil，产生其中整体并入了银纳米线的氧化铟膜。该膜在约600℃下煅烧以产生导电且透明的固化膜。

实施例4

透明导体的形成

ITO纳米颗粒前体、In(acac)₃和Sn(acac)₂Cl₂在油胺中的淤浆在氩气下以约250℃加热约5小时。添加乙醇以便将纳米颗粒沉淀，然后重复洗涤和离心分离以便纯化。将ITO纳米颗粒在用于涂布或嵌入的合适的有机溶剂中再分散，比如乙醇。在乙醇中的银纳米线随后以约2mg/ml的浓度被混合到该胶体中。所述分散液随后被狭缝型涂布到玻璃衬底上。具有整体并入的银纳米线的涂层随后被热退火，并且可调节加工参数以调节所得膜的性质。例如，可改变金属前体与油胺的比例(例如，对于Sn:In比为5:95)以产生不同尺寸的ITO纳米颗粒(例如，直径7nm)。该技术可用于将ITO纳米颗粒布置到各种晶体或非晶结构中，比如密堆积的超晶格结构。ITO纳米颗粒的种子介导的生长也可用于产生更大的纳米颗粒。

实施例5

透明导体的形成

Al(NO₃)₃.9H₂O被添加至通过在去离子水中的乙二醇稳定化的0.1M硝酸锌六水合物中。铝源可在约5-9at.%的范围之间变化，以产生各种掺杂级的量。搅拌可在约80℃下进行约1小时，同时将柠檬酸逐步滴入溶液中直至溶液变得透明。然后，将溶液在约120℃下加热以蒸发溶剂，将剩余物球磨为纳米颗粒并且随后在约700-800℃的炉中氧化。将所得粉末悬浮在丁醇中，以约3mg/ml的浓度与银纳米线混合并且随后丝网印刷到玻璃衬底上。将涂层在约600℃的炉中煅烧以便将纳米颗粒和纳米线烧结在一起，从而形成固体膜。

实施例6

透明导体的形成

透明导体根据以下过程形成：

(1)制备醋酸锌和硝酸铝的0.1M乙醇溶液，使得Zn/(Zn+Al)的摩尔比为约0.009。

(2)在约3.0in/s用约0.00075”间隙将约2.5mg/mL的银纳米线(Bluenano，直径30-60nm)溶液刮涂到清洁玻璃衬底上。

(3)在约2.5in/s用约0.001”间隙外敷ZnO:Al溶胶凝胶。

(4)在约110℃的炉中干燥约15分钟。

(5)在约2.5in/s用约0.00125”间隙外敷ZnO:Al溶胶凝胶。

(6)在约150℃的炉中干燥约10分钟。

(7)在约550℃的炉中加热约30分钟。

实施例7

透明导体的形成

铟锡氧化物纳米颗粒经由InCl₃和SnCl₄.5H₂O(8at.%)的沉淀合成，然后在约350℃下干燥和进行形成气体处理，在作为表面活性剂的3,6,9-三氧杂癸酸中再分散，与用于聚合的预水解的3-甲基丙烯酰氧基丙基-三甲氧基硅烷的粘合剂、作为光引发剂的二[2,4,6-三甲基苯甲酰基]苯基三膦氧化物以及作为主要溶剂的1-丙醇混合，获得包括约50wt.%的ITO的分散液。ITO纳米颗粒的悬浮液被凹版印刷或涂布到衬底上。在从1-丙醇溶剂涂布出ITO纳米颗粒和粘合剂淤浆之后，银纳米线或其它导电性纳米结构随后被涂布在ITO纳米颗粒-粘合剂膜上，其中银纳米线或其它导电性纳米颗粒悬浮在乙醇、甲醇、异丙醇或另一种准许导电性纳米结构至少部分嵌入的醇中。

在涂布ITO纳米颗粒而不包含额外的导电性纳米结构之后，粘合剂在UV照射后固化，薄层电阻落在约1,000Ohms/sq至约500Ohms/sq，并且随后形成气体退火对于ITO纳米颗粒膜产生约80%的透光度。ITO纳米颗粒可被烧结或以其它方式熔合在一起以形成固体膜，其中导电性纳米结构可嵌入在其中。预期具有至少部分嵌入的导电性纳米结构比如银纳米线的熔合的ITO膜对于给定的膜透光度将具有低薄层电阻。

实施例8

透明导体的形成

将0.40mmol醋酸铟(99.99%)、约0.55mL油胺(70%)和约0.60mL油酸(90%)以约110℃在烧瓶中与7.0mL的十六烷(>99%纯度)混合，并且随后在氩气下将三乙胺N-氧化物搅拌到溶液中。乙醇使溶液沉淀，并且，在离心分离纯化之后，在异丙醇中进行再分散。此合成产生基本上单分散的、直径约11nm的氧化铟纳米颗粒。该分散液随后以约3英寸/s刮涂到玻璃衬底上，刮刀间隙尺寸为约1mil，并且随后约1mg/ml浓度的银纳米线在异丙醇中的分散液用相同条件刮涂，产生其中嵌入了银纳米线的氧化铟膜。该膜在约600℃下煅烧以产生导电且透明的固化膜。

实施例9

透明导体的形成

ITO纳米颗粒前体、In(acac)3和Sn(acac)2Cl2在油胺中的淤浆在氩气下以约250℃加热约5小时。添加乙醇以便将纳米颗粒沉淀，然后重复洗涤和离心分离以便纯化。将ITO纳米颗粒在用于涂布或嵌入的合适的有机溶剂中再分散，比如乙醇。将ITO纳米颗粒涂布在玻璃衬底上，然后经时间段t，在此期间施加悬浮在约5mg/ml浓度的乙醇中的银纳米线使银纳米线嵌入在衬底顶部上的ITO纳米颗粒膜中。时间段t的选择影响嵌入的程度、银纳米线的形态布置以及银纳米线嵌入的深度，并且某些电导率和透明度可通过时间段t的选择达到。嵌入的膜随后被热退火，并且可调节加工参数以便调节所得膜的性质。例如，可改变金属前体与油胺的比例(例如，对于Sn:In比为5:95)以产生不同尺寸的ITO纳米颗粒(例如，直径7nm)。技术可用于将ITO纳米颗粒布置到各种晶体或非晶结构中，比如密堆积的超晶格结构。ITO纳米颗粒的种子介导的生长也可用于产生更大的纳米颗粒。

实施例10

透明导体的形成

用于将银纳米线涂布到玻璃上的常规方法不是高温稳定的。沉积到玻璃上的纳米线在约550℃下分解(参见图16顶部)。涂布在常规粘合剂(羟丙基甲基纤维素或HPMC)内的纳米线类似地分解为小珠或纳米颗粒(参见图16中间)。相较而言，表面嵌入到旋涂玻璃内的纳米线展现提高的温度稳定性(参见图16底部)。在烘烤之前，表面嵌入结构具有T_{发光的，不含衬底}=85%和R_s=20Ohms/sq。在以550℃烘烤之后，表面嵌入结构具有T_{发光的，不含衬底}=89%和R_s=33Ohms/sq。

实施例11

透明导体的形成

用2vol%Micro90的清洁剂清洁玻璃衬底，并且用海绵擦洗，然后去离子水漂洗、IPA漂洗和气刀干燥。用UVO处理玻璃衬底约30分钟，然后沉积。银纳米线的乙醇溶液随后以0.25至0.6mg/mL刮涂在玻璃衬底上面。随后，将20nm的ITO喷溅到表面上。在ITO沉积之后，在烘烤之前(参见图17左图)和烘烤至约600℃约1/2小时之后(参见图17右图)用光学显微镜获取图像。在烘烤之后，从图像中没有观察到纳米线的分解。

虽然本发明已参考其具体实施方式进行了描述，但本领域技术人员应理解，可在不偏离如所附权利要求书限定的本发明的真实精神和范围的情况下进行各种改变和替换等效物。另外，可进行各种修改以使特定情形、材料、物质组成、方法或过程适应于本发明的目标、精神和范围。所有这些修改都意欲在本文所附权利要求书的范围内。具体而言，虽然本文公开的方法已参考以具体顺序进行的具体操作进行了描述，但将理解，这些操作可在不背离本发明教导的情况下进行组合、再划分或重排序以形成等效方法。因此，除非本文明确指定，否则操作的顺序和分组不限制本发明。

Claims (28)

1.透明导体，其包括：

导电性陶瓷的膜；以及

至少部分地并入所述膜中的添加剂，所述添加剂是导电性的和半导电的至少一种，并且所述添加剂的至少一种具有至少3的纵横比，所述添加剂至少部分地嵌入所述膜中并且定位在所述膜的嵌入区域内，并且所述嵌入区域的厚度小于所述膜的整体厚度；所述透明导体具有不大于所述膜的固有薄层电阻的1/5的薄层电阻；

透明导电体还包括邻近所述膜并且覆盖从所述膜暴露的所述添加剂的部分的外涂层，所述外涂层包含介电材料, 介电材料具有在1.5至30的范围中的介电常数。

2.权利要求1所述的透明导体，其中所述膜由所述导电性陶瓷的溶胶-凝胶前体形成。

3.权利要求1所述的透明导体，其中所述膜包含所述导电性陶瓷的至少部分熔融的纳米结构。

4.权利要求1所述的透明导体，其中所述导电性陶瓷是导电性氧化物。

5.权利要求4所述的透明导体，其中所述导电性氧化物是掺杂的金属氧化物。

6.权利要求1所述的透明导体，其中所述透明导体具有不大于350Ω/sq的薄层电阻。

7.权利要求1所述的透明导体，其中所述嵌入区域的所述厚度不大于所述膜的所述整体厚度的30%。

8.权利要求1所述的透明导体，其中所述添加剂包含银纳米线。

9.权利要求1所述的透明导体，其中所述透明导体的特征为在对所述透明导体应用Scotch胶带测试之后透光度的降低不大于20%和电阻的增加不大于20%。

10.包括权利要求1所述的透明导体的光伏装置。

11.透明导体，其包括：

具有嵌入表面的陶瓷材料；

部分嵌入所述陶瓷材料并且定位在邻近所述嵌入表面的嵌入区域内的添加剂，其中所述嵌入区域的厚度不大于所述陶瓷材料的整体厚度的50%，所述添加剂是导电性的和半导电的至少一种；所述透明导体具有不大于所述陶瓷材料的整体固有薄层电阻的1/5的薄层电阻；

进一步包括邻近所述嵌入表面并且覆盖从所述陶瓷材料暴露的所述添加剂的部分的外涂层，所述陶瓷材料是第一陶瓷材料，并且所述外涂层包含第二陶瓷材料，所述第二陶瓷材料具有在1.5至30的范围中的介电常数。

12.权利要求11所述的透明导体，其中所述第一陶瓷材料和所述第二陶瓷材料是不同的。

13.权利要求11所述的透明导体，其中所述外涂层的厚度为上至1μm。

14.权利要求11所述的透明导体，其中所述透明导体的特征为在暴露于至少400℃的温度之后透光度的降低不大于20%和电阻的增加不大于20%。

15.权利要求11所述的透明导体，其中所述嵌入区域的所述厚度不大于所述陶瓷材料的所述整体厚度的20%。

16.权利要求11所述的透明导体，其中所述添加剂的至少一种是细长的并且具有在nm范围内的直径，并且所述嵌入区域的所述厚度不大于5倍的所述直径。

17.权利要求11所述的透明导体，其中所述添加剂的至少一种具有至少3的纵横比。

18.权利要求11所述的透明导体，其中所述添加剂是细长的，并且所述添加剂的纵长轴限制在相对于与所述嵌入表面对应的水平面的-35°至+35°的角度范围。

19.权利要求11所述的透明导体，其中所述透明导体具有至少85%的太阳能通量加权透光度和不大于20Ω/sq的薄层电阻。

20.权利要求11所述的透明导体，其中所述添加剂包含芯-壳纳米线。

21.包括权利要求11所述透明导体的OLED装置。

22.透明导体的制造方法，包括：

将导电性添加剂与导电性陶瓷的前体混合，以形成混合物；

将所述混合物作为涂层施加在衬底上；和

固化所述涂层以形成所述导电性陶瓷的膜，其中所述导电性添加剂被至少部分地并入所述膜中，并且定位在所述膜的嵌入区域内，并且所述嵌入区域的厚度小于所述膜的整体厚度；

随后，用外涂层覆盖从所述膜暴露的所述添加剂的部分，所述外涂层包含介电材料,介电材料具有在1.5至30的范围中的介电常数。

23.透明导体的制造方法，包括：

提供导电性陶瓷的前体；

将所述前体作为涂层施加在衬底上；

将导电性添加剂施加到所述涂层上，以将所述导电性添加剂嵌入所述涂层中；和

固化所述涂层以形成所述导电性陶瓷的膜，其中所述导电性添加剂被至少部分地嵌入所述膜中；所述导电性添加剂被定位在所述膜的顶部区域，并且所述顶部区域的厚度小于所述膜的整体厚度；

随后，用外涂层覆盖从所述膜暴露的所述添加剂的部分，所述外涂层包含介电材料,介电材料具有在1.5至30的范围中的介电常数。

24.透明导体的制造方法，包括：

将导电性添加剂施加在衬底上；

提供导电性陶瓷的前体；

将所述前体作为涂层施加在所述导电性添加剂和所述衬底上；和

固化所述涂层以形成所述导电性陶瓷的膜，其中所述导电性添加剂被至少部分地并入所述膜中；所述导电性添加剂被定位在所述膜的底部区域，并且所述底部区域的厚度小于所述膜的整体厚度；

随后，用外涂层覆盖从所述膜暴露的所述添加剂的部分，所述外涂层包含介电材料,介电材料具有在1.5至30的范围中的介电常数。

25.权利要求22、23或24所述的制造方法，其中：

所述前体是所述导电性陶瓷的溶胶-凝胶前体；或者

所述前体包括所述导电性陶瓷的纳米结构。

26.权利要求25所述的制造方法，其中所述溶胶-凝胶前体是主要元素的源和掺杂元素的源的溶液。

27.权利要求25所述的制造方法，其中所述前体是所述纳米结构在液体中的分散体。

28.权利要求22、23或24所述的制造方法，其中所述导电性陶瓷是导电性氧化物，以及所述导电性添加剂包括金属纳米线。