CN106990857A - 一种复合型纳米银线柔性透明导电电极结构及制备方法 - Google Patents

Abstract

一种复合型纳米银线柔性透明导电电极结构及制备方法。该电极结构包括：透明基材，导电膜层，导电膜层由纳米银线网格和导电高分子粘接层构成，纳米银线网格嵌入在导电高分子粘接层中。复合纳米银线导电电极膜层喷涂在透明基材的一侧表面。本发明纳米银线导电膜制备方法简单、效率高、成本低，同时解决传统纳米银线导电膜在涂布形成均匀薄膜时存在一定的工艺技术困难，而且本发明纳米银线导电膜的光电性能良好，光透过率在90％以上，方阻小于100Ω/sq。

Description

一种复合型纳米银线柔性透明导电电极结构及制备方法

技术领域

本发明涉及一种透明导电电极结构，特别涉及一种复合型纳米银线柔性透明导电电极结构及制备方法。

背景技术

近年来触控面板在通讯行业的迅速崛起，特别是在移动通讯行业的蓬勃发展，触控面板一举成为现今成像显示设备的首选产品。使用率最高的触控面板主要是电容式触控面板。

在传统智能手机的电容式触控面板中，触控电极的材料通常为氧化铟锡(简称为ITO)。ITO的透光率很高，导电性能较好。但随着触控面板尺寸的逐步增大，特别是应用于15寸以上的面板时，ITO的缺陷越来越突出，其中最明显的缺陷就是ITO的面电阻过大，价格昂贵，无法保证大尺寸触控面板良好的导电性能与足够的灵敏度，也无法适用于电子产品不断低价化的发展趋势。

另外，在制造方法上，原来的ITO需要真空腔、较高的沉积温度和/或高退火温度以获得高传导性，造成ITO的整体制作成本非常昂贵。而且，ITO薄膜非常脆弱，即使在遇到较小物理应力的弯曲也非常容易被破坏，因此在可穿戴设备逐渐崛起的新兴产品市场的浪潮下，ITO材料作为导电电极已无法应付市场的需求而逐渐被淘汰。

正因如此，产业界一直在致力于开发ITO的替代材料，目前逐渐被开发并应用的替代材料包括纳米银线、金属网格、碳纳米管、有机导电膜、以及石墨烯等。

其中，纳米银线是诸多ITO替代材料目前最为成熟的一种。纳米银线具有银优良的导电性，同时由于其纳米级别的尺寸效应，使得其具有优异的透光性与耐曲挠性，因此可用作为优选地替代ITO作为导电电极的材料。

使用纳米银线作为导电电极的材料时，不可避免的也会出现一些问题，比如纳米银线涂布在基材上方后，纳米银线与基材之间只是很小的粘接力，在基材受到摩擦、热塑性变及潮湿环境的影响或作用时，纳米银线很容易从基材表面脱落，对导电率造成较大的影响。而导电率是衡量触控面板性能的一个重要指标，因此克服导电率不良的问题成了亟待解决的问题。

发明内容

为克服纳米银线柔性透明导电电极结构中纳米银线脱落影响导电率的问题，本发明提供一种复合型纳米银线柔性透明导电电极结构及制备方法。

本发明解决上述技术问题的方案是提供一种复合型纳米银线柔性透明导电电极结构及制备方法。该电极结构包括：透明基材，导电膜层，导电膜层由纳米银线网格和导电高分子粘接层构成，纳米银线网格嵌入在导电高分子粘接层中。复合纳米银线导电电极膜层喷涂在透明基材的一侧表面。

所述透明基材是一种透明有机柔性薄膜，具体为PE（聚乙烯），PC（聚碳酸酯），聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的一种，厚度为厚度为0.01-0.1mm。

所述的导电膜层厚度为50nm-10μm，方阻Rs：10-120 Ω/sq。

所述的纳米银线网格嵌入在导电高分子粘接层中，内嵌的纳米银线银尺寸为宽度为40-50nm，长度为20-100 μm 。

所述所述复合纳米银线导电电极层膜包括纳米银线网格和高分子粘接层，导电膜层的厚度为0.1-1μm。

一种复合型纳米银线柔性透明导电电极结构的制备方法，主要包括以下过程：

一、纳米银线配制过程，二、聚合物胶粘剂配制过程，三、纳米银线复合液配制过程，四、导电膜的喷涂过程。

一、纳米银线配制过程，按如下步骤进行：

(1)将10-20g银离子无机盐（本例为氯化银），100-500L保护剂及1-10g表面活性剂混合均匀，经过加热100℃处理0.1-5min后，获得前驱体混合液A；将一定量醇类还原剂、保护剂混合均匀，构成母液B；将前驱体混合液A和母液B在恒温箱保温在140℃反应6-8h，即获得含银纳米线的母液C；

（2）将银纳米线的母液C离心分离，分离去除母液，得到纯净的纳米银线；

（3）取步骤（2）的纳米银线110g均匀分散于100-500ml无水乙醇中，得到纳米银线分散液D。

二、聚合物胶粘剂配制过程，按如下步骤进行：

（1）取1-10g高分子聚合物为高分子树脂及0.05-0.5g高分子水溶胶两者混合，并溶解于20-50ml去离子水中，充分搅拌使其完全溶解，得到粘稠胶粘液E；

（2）取导电助剂石墨烯0.01-0.1g，放入（1）步骤的胶粘液E中，超声振动混合，使其分散均匀，得到聚合物胶粘剂F。

三、纳米银线复合液配制过程，取50-100ml纳米银翔分散液D，和5-10ml聚合物胶粘剂F，两者放在一起，充分振荡混合，得到纳米银线复合液G备用。

四、导电膜的喷涂过程，按如下步骤进行；

(1)启动加热台和空气喷射泵，待加热台温度稳定在140℃时，取3-5ml纳米银线复合液G放入喷枪的喷壶中；

（2）取20x20mm的PC膜放在加热台上，打开喷枪，在PC膜上均匀喷涂纳米银线复合液G，把喷壶内的喷涂液全部喷涂完，得到复合纳米银线导电电极。

本发明的有益效果： 与现有技术相比，本发明纳米银线导电电极，采用高分子粘接剂与纳米银线浆料混合喷涂，使得纳米银线之间的搭接由原来的点搭接变为线搭接和/或面搭接，使搭接面积增大从而导电率得到有效保证，且纳米银线导电层与透明基膜之间的粘接力大大加强，防止纳米银线的脱落。其次本发明纳米银线导电膜制备方法简单、效率高、成本低，同时解决传统纳米银线导电膜在涂布形成均匀薄膜时存在一定的工艺技术困难，而且本发明纳米银线导电膜的光电性能良好，光透过率在90％以上，方阻小于100Ω/sq。

附图说明

图1本发明一种复合型纳米银线柔性透明导电电极结构示意图；

图2本发明一种复合型纳米银线柔性透明导电电极在高倍电镜下结构示意图；

图中：1、透明基材，2、导电膜层，21、纳米银线，22、高分子粘接层。

具体实施方式

为实现使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

银在纳米级时，纳米银线具有良好的透光率和极佳的导电性，能够很好的运用于触控面板的导电电极。

请参阅图1，一种复合型纳米银线柔性透明导电电极结构。该电极结构包括：透明基材1，导电膜层2，导电膜层2由纳米银线网格21和导电高分子粘接层22构成，纳米银线网格21嵌入在导电高分子粘接层22中。复合纳米银线导电电极膜层2喷涂在透明基材1的一侧表面。

所述透明基材1是一种透明有机柔性薄膜，具体为PE（聚乙烯），PC（聚碳酸酯），聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的一种，厚度为厚度为0.01-0.1mm。

所述的导电膜层2厚度为50nm-10μm，方阻Rs：10-120 Ω/sq。

所述的纳米银线网格21嵌入在导电高分子粘接层22中，内嵌的纳米银线银尺寸为宽度为20-50nm，长度为20-100 μm 。

所述所述复合纳米银线导电电极层膜包括纳米银线网格和高分子粘接层，导电膜层2的厚度为0.1-1μm。

具体实施如下：

本发明技术方案的具体实施，有以下几个过程：一、纳米银线配制过程，二、聚合物胶粘剂配制过程，三、纳米银线复合液配制过程，四、导电膜的喷涂过程。

实施例

一、纳米银线配制过程，按如下步骤进行：

(1)将10g银离子无机盐（本例为氯化银），100L保护剂及10g表面活性剂混合均匀，经过加热100℃处理0.1-5min后，获得前驱体混合液A；将一定量醇类还原剂、保护剂混合均匀，构成母液B；将前驱体混合液A和母液B在恒温箱保温在140℃反应6-8h，即获得含银纳米线的母液C；

（2）将银纳米线的母液C离心分离，分离去除母液，得到纯净的纳米银线；

（3）取步骤（2）的纳米银线1g均匀分散于100ml无水乙醇中，得到纳米银线分散液D。

二、聚合物胶粘剂配制过程，按如下步骤进行：

（1）取1g高分子聚合物为高分子树脂及0.05g高分子水溶胶两者混合，并溶解于20ml去离子水中，充分搅拌使其完全溶解，得到粘稠胶粘液E；

（2）取导电助剂石墨烯0.01g，放入（1）步骤的胶粘液E中，超声振动混合，使其分散均匀，得到聚合物胶粘剂F；

三、纳米银线复合液配制过程，取50ml纳米银翔分散液D，和5ml聚合物胶粘剂F，两者放在一起，充分振荡混合，得到纳米银线复合液G备用；

四、导电膜的喷涂过程，按如下步骤进行；

(1)启动加热台和空气喷射泵，待加热台温度稳定在140℃时，取3ml纳米银线复合液G放入喷枪的喷壶中；

（2）取20x20mm的PC膜放在加热台上，打开喷枪，在PC膜上均匀喷涂纳米银线复合液G，把喷壶内的喷涂液全部喷涂完，得到复合纳米银线导电电极，图2为本实施例所制备的电子显微镜图，该导电电极膜的方阻为102 Ω/sq。

上述实施例只是说明本发明的技术构思及特点，其目的是让本领域的普通技术人员能够了解本发明的特点并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所进行的等效变化或修饰，均应涵盖在本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种复合型纳米银线柔性透明导电电极结构及制备方法，该电极结构包括：透明基材，导电膜层，导电膜层由纳米银线网格和导电高分子粘接层构成，纳米银线网格嵌入在导电高分子粘接层中；复合纳米银线导电电极膜层喷涂在透明基材的一侧表面。

2.根据权利要求1所述的一种复合型纳米银线柔性透明导电电极结构及制备方法，其特征在于透明基材是一种透明有机柔性薄膜，具体为PE（聚乙烯），PC（聚碳酸酯），聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的一种，厚度为厚度为0.01-0.1mm。

3.根据权利要求1所述的一种复合型纳米银线柔性透明导电电极结构及制备方法，其特征在于导电膜层厚度为50nm-10μm，方阻Rs：10-120 Ω/sq。

4.根据权利要求1所述的一种复合型纳米银线柔性透明导电电极结构及制备方法，其特征在于纳米银线网格嵌入在导电高分子粘接层中，内嵌的纳米银线银尺寸为宽度为40-50nm，长度为20-100 μm 。

5.根据权利要求1所述的一种复合型纳米银线柔性透明导电电极结构及制备方法，其特征在于复合纳米银线导电电极层膜包括纳米银线网格和高分子粘接层，导电膜层的厚度为0.1-1μm。

6.根据权利要求1所述的一种复合型纳米银线柔性透明导电电极结构及制备方法，其特征是：它包括如下具体过程：一、纳米银线配制过程，二、聚合物胶粘剂配制过程，三、纳米银线复合液配制过程，四、导电膜的喷涂过程；

纳米银线配制过程，按如下步骤进行：

(1)将10-20g银离子无机盐（本例为氯化银），100-500L保护剂及1-10g表面活性剂混合均匀，经过加热100℃处理0.1-5min后，获得前驱体混合液A；将一定量醇类还原剂、保护剂混合均匀，构成母液B；将前驱体混合液A和母液B在恒温箱保温在140℃反应6-8h，即获得含银纳米线的母液C；

（2）将银纳米线的母液C离心分离，分离去除母液，得到纯净的纳米银线；

（3）取步骤（2）的纳米银线110g均匀分散于100-500ml无水乙醇中，得到纳米银线分散液D。

7.根据权利要求6所述的一种复合型纳米银线柔性透明导电电极结构及制备方法，其特征是：聚合物胶粘剂配制过程，按如下步骤进行：

（1）取1-10g高分子聚合物为高分子树脂及0.05-0.5g高分子水溶胶两者混合，并溶解于20-50ml去离子水中，充分搅拌使其完全溶解，得到粘稠胶粘液E；

（2）取导电助剂石墨烯0.01-0.1g，放入（1）步骤的胶粘液E中，超声振动混合，使其分散均匀，得到聚合物胶粘剂F。

8.根据权利要求6所述的一种复合型纳米银线柔性透明导电电极结构及制备方法，其特征是纳米银线复合液配制过程，取50-100ml纳米银翔分散液D，和5-10ml聚合物胶粘剂F，两者放在一起，充分振荡混合，得到纳米银线复合液G备用；

根据权利要求1所述的一种复合型纳米银线柔性透明导电电极结构及制备方法，其特征是：导电膜的喷涂过程，按如下步骤进行；

(1)启动加热台和空气喷射泵，待加热台温度稳定在140℃时，取3-5ml纳米银线复合液G放入喷枪的喷壶中；

（2）取20x20mm的PC膜放在加热台上，打开喷枪，在PC膜上均匀喷涂纳米银线复合液G，把喷壶内的喷涂液全部喷涂完，得到复合纳米银线导电电极。