CN104409170B - 一种基于3d打印技术的透明导电材料的制备方法 - Google Patents
一种基于3d打印技术的透明导电材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104409170B CN104409170B CN201410237598.6A CN201410237598A CN104409170B CN 104409170 B CN104409170 B CN 104409170B CN 201410237598 A CN201410237598 A CN 201410237598A CN 104409170 B CN104409170 B CN 104409170B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- conductive electrode
- bar shaped
- transparency conductive
- printhead
- mobile route
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
- Non-Insulated Conductors (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Abstract
本发明涉及一种基于3D打印技术的透明导电材料的制备方法，其特征在于：1）建模；利用电脑建模软件设计条形透明导电电极的模型，将该模型的软件指令转化为3D打印的机械设备指令，从而控制3D打印头的移动路径、移动速度、液体喷出速度以及激光头的移动路径、移动速度及激光照射时间；2）打印条形透明导电电极。本发明制备的透明导电电极具有透光性和导电性好的优点，克服碳纳米管膜层和石墨烯膜层与基片附着性差的缺点，并且该方法可实现透明导电电极的厚度和宽度精密可控。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于3D打印技术的透明导电材料的制备方法，应用于透明导电材料的制备。
背景技术
目前最常用的透明导电电极材料是氧化铟锡（ITO）、氟掺杂的氧化锡（FTO）和铝掺杂的氧化锌（AZO），这些薄膜材料具有高载流子浓度和低电阻率，且可见光透射率达80% ~ 90%，已被广泛应用于平面显示、建筑和太阳光伏能源系统中等。随着光电器件转向微型化、轻便化、高集成和高灵敏度发展，ITO、FTO和AZO等在蓝光和近红外光区域内吸收系数大、成本高、易碎性、存在离子扩散以及稀有金属资源限制的缺点。碳纳米管和石墨烯是碳家族最重要的新成员，他们在很宽的波长范围内具有很高的透过率、超高的载流子迁移率，优异的力学性能和稳定性。因此，碳纳米管和石墨烯被认为有望成为理想的透明导电电极材料。
目前，制备碳纳米管膜层和石墨烯膜层的主要方法为溶液法和沉积法。溶液法主要包括旋涂成膜法、喷墨打印法以及浸渍提拉法等，尽管该方法具有工艺简单、成本低的优势，但是由于薄膜与基底的结合力差，导致薄膜容易脱落。沉积法主要包括化学气相沉积法、原子溅射沉积法和电化学沉积法，该方法制备的碳纳米管膜层和石墨烯膜层的结构均匀致密，与基片附着程度好，但是需要借助于复杂的设备，操作条件要求严格。无论哪种方法形成的碳纳米管膜层或者石墨烯的膜层要应用于光电器件上，都需要图形化，而目前碳纳米管和石墨烯膜层电极的图形化都采用等离子体干法刻蚀技术，设备昂贵、操作周期长，生产效率低，不利于工业生产的应用。
采用3D打印技术制备碳纳米管膜层和石墨烯膜层的透明导电电极，具有一次成型、物理附着性好、柔性可完曲、膜层的厚度及宽度精密可控的优点、透光率和导电性优异的特点。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于3D打印技术制备透明导电电极的方法，其具有一次成型、工艺步骤简单的优点，所制备电极具有导电性及透光性优异、物理附着性好的特点。
本发明的技术方案在于：
一种基于3D打印技术的透明导电材料的制备方法，其特征在于：
1）建模；利用电脑建模软件设计条形透明导电电极的模型，将该模型的软件指令转化为3D打印的机械设备指令，从而控制3D打印头的移动路径、移动速度、液体喷出速度以及激光头的移动路径、移动速度及激光照射时间；
2）打印条形透明导电电极，具体步骤如下：
步骤一：将玻璃基片放入3D打印机中，并在液腔中加入混合均匀的溶液；
步骤二：通过软件控制3D打印头的移动，并同时使液腔中混合均匀的溶液从3D 打印头以雾化形式喷出到玻璃基片上；
步骤三：用波长为325 nm、强度为30 mw的紫外光照射喷在玻璃基片上的混合均匀的溶液，使其迅速固化，形成条形透明导电电极，激光头的移动路径与3D打印头的移动路径相同。
其中，所述的条形透明导电电极的碳纳米管或者石墨烯膜层为1-4层，厚度为50-500 nm左右，对波长为550 nm的可见光的透射率为80%以上，表面电导率低于500 Ω/square。
所述的条形透明导电电极包括玻璃基片、多壁碳纳米管和光敏树脂。
所述的3D打印头为雾化型气动喷头，且为线性阵列式；所述的激光头同样为线性阵列式。
本发明的优点在于：
本发明制备的透明导电电极具有透光性和导电性好的优点，克服碳纳米管膜层和石墨烯膜层与基片附着性差的缺点，并且该方法可实现透明导电电极的厚度和宽度精密可控。
附图说明
图1为采用紫外曝光形式的3D打印技术制备条形透明导电电极的示意图。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，结合附图作详细说明如下。
以下将通过具体实施例对本发明做进一步的详细描述。
参阅图1为采用紫外曝光形式的3D打印技术制备条形透明导电电极的示意图。
所述的条形透明导电电极包括11玻璃基片、12多壁碳纳米管和13光敏树脂。所述的3D打印技术所应用的装置包括21a液腔、22b3D打印头和22激光头。
所述的22b3D打印头为雾化型气动喷头，且为线性阵列式。所述的22激光头同样为线性阵列式。
首先配置用于紫外曝光形式的3D打印技术的溶液。将多壁碳纳米管加入到液态光敏树脂中，并优选十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂加入其中。对三者的混合溶液首先进行磁力搅拌处理，然后超声处理3h，制备得到混合均匀的溶液。
所述混合均匀的溶液其特征在于，碳纳米管或者石墨烯的浓度为10%-90%，碳纳米管与表面活性剂的质量比为1:0.005-1:100。
采用紫外曝光形式的3D打印技术制备条形透明导电电极的具体步骤如下：
1、建模
利用电脑建模软件设计条形透明导电电极的模型，将该模型的软件指令转化为3D打印的机械设备指令。从而控制22b3D打印头的移动路径、移动速度、液体喷出速度以及22激光头的移动路径、移动速度及激光照射时间等。
2、打印条形透明导电电极
步骤一：将11玻璃基片放入3D打印机中，并在21a液腔中加入混合均匀的溶液；
步骤二：通过软件控制22b3D打印头的移动，并同时使21a液腔中混合均匀的溶液从22b3D 打印头以雾化形式喷出到11玻璃基片上；
步骤三：用波长为325 nm、强度为30 mw的紫外光照射喷在11玻璃基片上的混合均匀的溶液，使其迅速固化，形成条形透明导电电极。22激光头的移动路径与22b3D打印头的移动路径相同。
所述的条形透明导电电极的碳纳米管或者石墨烯膜层为1-4层，厚度为50-500 nm左右，对波长为550 nm的可见光的透射率为80%以上，表面电导率低于500 Ω/square。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (3)
1. 一种基于3D打印技术的透明导电材料的制备方法，其特征在于：
1）建模；利用电脑建模软件设计条形透明导电电极的模型，将该模型的软件指令转化为3D打印的机械设备指令，从而控制3D打印头的移动路径、移动速度、液体喷出速度以及激光头的移动路径、移动速度及激光照射时间；
2）打印条形透明导电电极，具体步骤如下：
步骤一：将玻璃基片放入3D打印机中，并在液腔中加入混合均匀的溶液；
步骤二：通过软件控制3D打印头的移动，并同时使液腔中混合均匀的溶液从3D 打印头以雾化形式喷出到玻璃基片上；
步骤三：用波长为325 nm、强度为30 mw的紫外光照射喷在玻璃基片上的混合均匀的溶液，使其迅速固化，形成条形透明导电电极，激光头的移动路径与3D打印头的移动路径相同；
所述的条形透明导电电极的碳纳米管或者石墨烯膜层为1-4层，厚度为50-500 nm，对波长为550 nm的可见光的透射率为80%以上，表面电导率低于500 Ω/square。
2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的透明导电材料的制备方法，其特征在于：所述的条形透明导电电极包括玻璃基片、碳纳米管或者石墨烯和光敏树脂。
3.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的透明导电材料的制备方法，其特征在于：所述的3D打印头为雾化型气动喷头，且为线性阵列式；所述的激光头同样为线性阵列式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410237598.6A CN104409170B (zh) | 2014-05-31 | 2014-05-31 | 一种基于3d打印技术的透明导电材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410237598.6A CN104409170B (zh) | 2014-05-31 | 2014-05-31 | 一种基于3d打印技术的透明导电材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104409170A CN104409170A (zh) | 2015-03-11 |
| CN104409170B true CN104409170B (zh) | 2016-08-24 |
Family
ID=52646790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410237598.6A Active CN104409170B (zh) | 2014-05-31 | 2014-05-31 | 一种基于3d打印技术的透明导电材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104409170B (zh) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016076180A1 (ja) * | 2014-11-12 | 2016-05-19 | 日本電気硝子株式会社 | 立体造形用樹脂組成物、立体造形物の製造方法及び無機充填材粒子 |
| CN105489666B (zh) * | 2016-01-12 | 2017-04-19 | 山东联星能源集团有限公司 | 一种喷墨3d打印制备太阳能电池电极的系统及方法 |
| CN107132940A (zh) | 2016-02-26 | 2017-09-05 | 宸盛光电有限公司 | 使用三维打印制作的触控基板及其制作方法 |
| CN105576099B (zh) * | 2016-03-04 | 2019-01-11 | 太原理工大学 | 基于3d打印制备led器件电极的方法 |
| CN105904576B (zh) * | 2016-04-30 | 2017-11-17 | 中国地质大学（武汉） | 一种透光性可控的非几何形状导光无机胶凝材料的制备方法 |
| CN105946109B (zh) * | 2016-04-30 | 2017-11-21 | 中国地质大学（武汉） | 一种透光性可控的几何形状导光无机胶凝材料的制备方法 |
| CN106024212B (zh) * | 2016-06-08 | 2017-12-12 | 高丽英 | 一种利用3d打印技术的电力工程用耐高温电缆的制造方法 |
| CN106230306A (zh) * | 2016-08-09 | 2016-12-14 | 中山市天美能源科技有限公司 | 一种柔性发电薄膜及其制备方法 |
| CN106634208A (zh) * | 2017-01-05 | 2017-05-10 | 南京增材制造研究院发展有限公司 | 光固化喷射纳米墨水实现复合材料3d打印方法及打印机 |
| CN110421968B (zh) * | 2019-08-09 | 2020-12-08 | 协鑫集成科技股份有限公司 | 太阳能电池电极浆料的打印装置及电极制备系统 |
| CN115431526B (zh) * | 2022-11-07 | 2023-05-02 | 芯体素(杭州)科技发展有限公司 | 一种镜片除雾透明电极的加工方法、打印喷头及应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1887628A1 (en) * | 2006-07-20 | 2008-02-13 | Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO | Electro-optical device |
| CN103121323A (zh) * | 2013-02-23 | 2013-05-29 | 北京印刷学院 | 利用3d快速成型打印原理的柔性版ctp直接制版方法和设备 |
| CN103426718A (zh) * | 2013-03-25 | 2013-12-04 | 上海显恒光电科技股份有限公司 | 平板紫外辐射光源3d打印系统及其光源 |
| CN103440074A (zh) * | 2013-07-18 | 2013-12-11 | 苏州触动电子科技有限公司 | 一种投射式电容触控屏制作工艺 |
-
2014
- 2014-05-31 CN CN201410237598.6A patent/CN104409170B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1887628A1 (en) * | 2006-07-20 | 2008-02-13 | Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO | Electro-optical device |
| CN103121323A (zh) * | 2013-02-23 | 2013-05-29 | 北京印刷学院 | 利用3d快速成型打印原理的柔性版ctp直接制版方法和设备 |
| CN103426718A (zh) * | 2013-03-25 | 2013-12-04 | 上海显恒光电科技股份有限公司 | 平板紫外辐射光源3d打印系统及其光源 |
| CN103440074A (zh) * | 2013-07-18 | 2013-12-11 | 苏州触动电子科技有限公司 | 一种投射式电容触控屏制作工艺 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "不同转移法对碳纳米管场发射特性的影响";林金阳等;《光电子·激光》;20120215;第23卷(第2期);第244-247页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104409170A (zh) | 2015-03-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104409170B (zh) | 一种基于3d打印技术的透明导电材料的制备方法 | |
| Shi et al. | Synthesis and applications of silver nanowires for transparent conductive films | |
| CN104991671B (zh) | 一种柔性触控屏传感薄膜及其制备方法 | |
| Liu et al. | Laser direct synthesis and patterning of silver nano/microstructures on a polymer substrate | |
| CN103440896B (zh) | 铜纳米线和聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)复合柔性透明电极及其制备方法 | |
| CN103902115B (zh) | 触摸屏用透明导电体及其制备方法和应用 | |
| US20140055688A1 (en) | Polarizer resistive touch screen | |
| CN102708946A (zh) | 双面图形化透明导电膜及其制备方法 | |
| CN109080281B (zh) | 基于浸润性基底精细喷墨打印制备柔性透明导电膜的方法 | |
| CN105313400A (zh) | 还原氧化石墨烯电路及其制备方法 | |
| KR20130033679A (ko) | 터치패널의 제조방법 | |
| KR101285414B1 (ko) | 탄소나노튜브필름 제조 방법 | |
| Wan et al. | Facile patterning of silver nanowires with controlled polarities via inkjet-assisted manipulation of interface adhesion | |
| CN104297990A (zh) | 彩膜基板及制作方法、显示面板及制作方法、显示装置 | |
| CN104321836A (zh) | 经图案化的导电基材的制造方法、通过该方法而进行了图案化的导电基材及触控面板 | |
| CN104637852A (zh) | 一种柔性基板的剥离方法 | |
| CN104185878A (zh) | 导电元件及制造导电元件的方法、配线元件以及母盘 | |
| Hwang et al. | Review of the Versatile Patterning Methods of Ag Nanowire Electrodes | |
| CN105320328A (zh) | 触控显示面板 | |
| CN103964683B (zh) | 一种基板母板及其切割方法 | |
| WO2008120782A1 (ja) | 撥水撥油防汚性反射防止膜およびその製造方法ならびにレンズ、ガラス板、ガラス、光学装置、太陽エネルギー利用装置およびディスプレイ | |
| CN102629169A (zh) | 触控面板的制造方法 | |
| CN102590901A (zh) | 一种用具有大数值孔径的微透镜阵列制造工艺 | |
| CN105810306A (zh) | 一种具有新型电极结构的柔性透明薄膜及其制备方法 | |
| CN104062812A (zh) | 光分解型配向膜的制备工艺及液晶显示面板和装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |