CN104051075A - 带台阶的平面上制备透明导电薄膜的方法 - Google Patents

带台阶的平面上制备透明导电薄膜的方法 Download PDF

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何微微
王可
冉云霞
季书林
叶长辉
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Abstract

本发明公开了一种带台阶的平面上制备透明导电薄膜的方法，将带有台阶的衬底薄膜放入臭氧等离子刻蚀机，在一定温度下表面处理一定时间，经过上述处理后带有台阶的衬底薄膜表面亲水有利于薄膜的附着，将配置好的银纳米线胶体通过上述涂覆技术形成薄膜，晾干后就可以得到在带有台阶的平面上的透明导电薄膜，使用压片机将上述薄膜进行压力处理后，可显著提高薄膜的导电性，再在使用旋涂仪在薄膜表面旋涂一层薄膜保护，提高薄膜的稳定性，从而在带有台阶的平面上实现高透明度、高导电性的透明导电薄膜的制备。本发明方法成本低，产量高，操作简单，可制备的薄膜面积大，而且均匀性好可以进行大规模生产。

Description

带台阶的平面上制备透明导电薄膜的方法
技术领域
   本发明涉及一种透明导电薄膜的制备方法，具体涉及一种带台阶的平面上制备透明导电薄膜的方法。
背景技术
透明导电薄膜在液晶显示器、触摸屏、防静电图涂层、电子纸以及薄膜太阳能电池中都有着重要的应用。现在，应用最广泛的透明导电材料是锡掺杂氧化铟（ITO）。但是由于铟在地壳中储量有限，价格昂贵，再加上ITO有脆性，很难应用于柔性电子器件，寻找ITO的替代材料已成为必然。此外，在台阶处沉积ITO，导电性有明显缺陷，限制了ITO在触摸屏等领域的应用。因此寻找ITO的替代材料，并解决台阶处的薄膜导电性的问题是至关重要的。目前文献中尚无在有台阶的衬底材料上制备银纳米线透明导电薄膜的报道。这也正是本发明所解决的问题。本发明使用刮涂的方法在带有台阶的平面上制备透明导电薄膜，并通过简单处理，可在带有台阶的平面上实现高透明度、高导电性的透明导电薄膜的制备。
发明内容
    本发明的目的在于提供一种在带有台阶的平面上低成本、简单、可批量制备透明导电薄膜的方法。此方法不需要昂贵的实验设备，在使用臭氧等离子刻蚀机进行表面处理后，刮涂来实现在带有台阶的平面上制备透明导电薄膜，将上述透明导电薄膜使用压片机进行压力处理和使用旋涂仪旋涂一层薄膜保护后，可以在带有台阶的平面上实现高透明度、高导电性的透明导电薄膜的制备。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
    带台阶的平面上制备透明导电薄膜的方法，包括以下步骤：
    （1）表面亲水处理：将带有台阶的衬底薄膜带有台阶一面向上放入臭氧等离子刻蚀机中，在20-25℃的条件下表面处理3-6分钟；
（2）刮涂制备透明导电薄膜：使用3M胶带沿着薄膜将其固定在钢化薄膜板上，利用刮涂方法将配置好的10-15mg/ml的银纳米线胶体滴在薄膜上，然后用玻璃棒在薄膜表面来回刮涂几次后，将薄膜自然晾干；
（3）重复步骤（2）两次，总共刮涂3层银纳米线薄膜；
    （4）压力处理提高薄膜导电性：取一片未用臭氧等离子刻蚀机处理过的衬底薄膜覆盖在刮涂好的银纳米线薄膜表面，放入压片机，加压至25-30MPa后立即泄压；
    （5）在薄膜表面旋涂一层旋涂物质，提高薄膜稳定性：将步骤（4）所得的薄膜放入旋涂仪，在薄膜表面旋涂一层旋涂物质，转速为4000-5000rpm，旋涂时间为40-60秒，最后将旋涂好的薄膜放在加热板上，在95-105℃温度下干燥2-3min即可。 
    所述的衬底包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乙烯、各种型号的硅胶、各种玻璃、各种纸或各种布。
所述的旋涂物质包括聚乙烯醇、石墨烯、硅胶或氧化物纳米材料。
本发明的有益效果：
本发明使用刮涂法，在带有台阶结构的平面上，通过刮涂银纳米线胶体，制备得到银纳米线透明导电薄膜，并且刮涂后进行适当的压力处理可以显著提高薄膜的导电性以及在薄膜表面旋涂一层薄膜保护，可以显著提高薄膜的稳定性。本发明方法成本低，产量高，操作简单，可制备的薄膜面积大，而且均匀性好可以进行大规模生产。
附图说明
图1为实施例过程演示图。
图2为实施例台阶侧面的SEM图片。
图3为实施例加压对透明导电薄膜电学性质的影响。
具体实施方式
下面结合过程演示图（如图1）对本发明进行详细的说明。
实施例：
（1）表面亲水处理：将带有台阶的PET薄膜带有台阶一面向上放入臭氧等离子刻蚀机，在20℃的条件下表面处理5分钟；
（2）刮涂制备透明导电薄膜：使用3M胶带沿着薄膜将其固定在钢化薄膜板上，利用刮涂方法将配置好的10mg/ml的银纳米线胶体滴在薄膜上，然后用玻璃棒在薄膜表面来回刮涂几次后，将薄膜自然晾干；
（3）重复步骤（2）两次，总共刮涂3层银纳米线薄膜；
（4）压力处理提高薄膜导电性：取一片未用臭氧等离子刻蚀机处理过的PET薄膜覆盖在刮涂好的银纳米线薄膜表面，放入压片机，加压至30MPa后立即泄压；
    （5）以聚乙烯醇为例，旋涂聚乙烯醇（PVA）提高薄膜稳定性：取 1.67g聚乙烯醇（PVA）溶于 50ml水中，90℃搅拌均匀后旋涂在步骤（4）所得薄膜的表面，转速为4000rpm，旋涂时间为60秒，最后将旋涂好的薄膜放在加热板上，在100℃温度下干燥2min即可。 
扫描电子显微镜（如图2）证明了在台阶的侧面仍然分布有银纳米线。图3说明了加压可以显著降低银纳米线透明导电薄膜的电阻。

Claims (6)

1.带台阶的平面上制备透明导电薄膜的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）表面亲水处理：将带有台阶的衬底薄膜带有台阶一面向上放入臭氧等离子刻蚀机中，在20-25℃的条件下表面处理3-6分钟；
（2）刮涂制备透明导电薄膜：使用3M胶带沿着薄膜将其固定在钢化薄膜板上，利用刮涂方法将配置好的10-15mg/ml的银纳米线胶体滴在薄膜上，然后用玻璃棒在薄膜表面来回刮涂几次后，将薄膜干燥；
（3）重复步骤（2）两次，总共刮涂3层银纳米线薄膜；
（4）压力处理提高薄膜导电性：取一片未用臭氧等离子刻蚀机处理过的衬底薄膜覆盖在刮涂好的银纳米线薄膜表面，放入压片机，加压至5-30MPa后立即泄压；
（5）在薄膜表面旋涂一层旋涂物质，提高薄膜稳定性：将步骤（4）所得的薄膜放入旋涂仪，在薄膜表面旋涂一层旋涂物质，转速为4000-5000rpm，旋涂时间为40-60秒，最后将旋涂好的薄膜放在加热板上，在95-105℃温度下干燥2-3min即可。
2.根据权利要求1所述的带台阶的平面上制备透明导电薄膜的方法，其特征在于，所述的衬底包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乙烯、各种型号的硅胶、各种玻璃、各种纸或各种布。
3.根据权利要求1所述的带台阶的平面上制备透明导电薄膜的方法，其特征在于，所述的刮涂方法包括手工刮涂或用仪器进行刮涂。
4.根据权利要求1所述的带台阶的平面上制备透明导电薄膜的方法，其特征在于，刮涂完成后薄膜干燥包括自然晾干，吹风机吹干或加热板蒸干。
5.根据权利要求1所述的带台阶的平面上制备透明导电薄膜的方法，其特征在于，压力处理包括冷压力处理和热压力处理。
6.根据权利要求1所述的带台阶的平面上制备透明导电薄膜的方法，其特征在于，所述的旋涂物质包括聚乙烯醇、石墨烯、硅胶或氧化物纳米材料。
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