CN107610817A - 一种层层自组装银纳米线柔性导电薄膜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种层层自组装银纳米线柔性导电薄膜，首先使用聚多巴胺对高分子薄膜基底进行改性，然后层层自组装银纳米线，得到具有优异的透光性能、导电性能和粘附性能的柔性导电薄膜，在显示屏、太阳能电池、可穿戴设备等柔性光电器件领域有重要的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种层层自组装银纳米线柔性导电薄膜，属光电材料领域。
背景技术
透明电极是显示器、触摸屏、平板电脑、有机发光二极管、有机太阳能电池等电子设备的重要组成部分，传统的透明电极是将铟锡氧化物（ITO）通过喷溅涂覆沉积在透明的玻璃基质上制备得到，其在电阻为10Ω/sq时可达到90%的透光度。但铟资源的稀缺和脆性，以及喷溅过程高昂的成本等缺点都限制了ITO在新一代柔性的透明电极中的应用。石墨烯、碳纳米管、金属纳米线以及导电高分子都被用来取代ITO制备柔性透明电极。其中溶液中制备得到的AgNWs 既可以实现大规模的卷对卷涂覆，又具备可比拟ITO的光电性能，成为取代ITO最有潜力的材料。常用的制备纳米线透明导电薄膜的方法有滴涂、浸渍、抽滤、迈耶棒涂布、旋涂、喷印、印刷等（刘萍,曾葆青,王亚雄,汪江浩. 纳米线透明导电薄膜的制备及在光电器件中的应用[J]. 材料导报,2017,31(07):6-18），但是纯AgNWs膜很容易从基底的表面撕离，这大大限制了其在实际生产中的应用。因而较大规模制备同时兼具优异的光电性能和良好的粘附性的AgNWs膜仍有待进一步发展，这也关系到最终AgNWs是否能在实际应用中发挥效用（段莎莎,张玲,李春忠. 银纳米线基柔性导电材料的研究进展[J]. 中国材料进展,2016,35(07):545-551+544）。
发明内容
本发明针对上述不足，提供一种层层自组装银纳米线柔性导电薄膜。
本发明通过下述技术方案予以实现：
（1）配制1-10g/L的多巴胺Tris-HCl缓冲液，调节pH值至8.5，室温下将高分子薄膜浸渍在上述缓冲液中24h，浴比1:50，洗涤、真空干燥。（2）将银纳米线配制成1-10g/L的水溶液，然后加入1-10g/L的端氨基超支化聚合物或端羟基超支化聚合物水溶液，其中所述端氨基超支化聚合物或所述端羟基超支化聚合物水溶液与银纳米线水溶液的体积比为1:1-1:10，常温下匀速搅拌反应24h后，用去离子水和乙醇反复洗涤、干燥后得到端氨基超支化聚合物修饰银纳米线或端羟基超支化聚合物修饰银纳米线。（3）将端氨基超支化聚合物修饰银纳米线和端羟基超支化聚合物修饰银纳米线分别配制成0.1-10g/L的水溶液，随后将上述高分子薄膜浸渍在80℃的端羟基超支化聚合物修饰银纳米线水溶液中10-60min，浴比1:50，取出后用去离子水反复冲洗，烘干；然后将上述高分子薄膜浸渍在80℃的端氨基超支化聚合物修饰银纳米线水溶液中10-60min，浴比1:50，取出后用去离子水反复冲洗，烘干，至此已将一层银纳米线组装到高分子薄膜的表面，随后重复上述操作，根据需要决定高分子薄膜表面银纳米线组装的层数。
银纳米线采用多元醇法合成，具体步骤可参考文献：彭勇宜,徐国钧,代国章,李宏建. 银纳米线的多元醇法制备工艺条件研究[J]. 材料导报,2015,29(22):79-81+86；夏兴达,杨兵初,张祥,周聪华. 多元醇热法制备银纳米线及其在透明导电薄膜中的应用[J].功能材料,2016,47(05):5091-5095；李逸群. 液相多元醇法可控合成金属银纳米线及其在透明导电膜中的应用[D].兰州大学,2015；马晓,游芳芳,冯晋阳,赵修建. 多元醇法制备一维Ag纳米线[J]. 人工晶体学报,2014,43(03):587-591；郭瑞萍,郑敏,章海霞. 微波辅助多元醇法快速制备Ag纳米线的研究[J]. 太原理工大学学报,2013,44(01):76-80；中国发明专利CN201610804238.9；中国发明专利CN201710357029.9。
端氨基超支化聚合物的合成可参考下述公开文献：端氨基超支化聚合物及其季铵盐的制备与性能[J].高分子材料科学与工程, 2009, 25(8): 141-144；CN200710020794.8一种超支化活性染料无盐染色助剂；Coloration Technology, 2007, 123(6): 351-357；AATCC Review, 2010, 10(6): 56-60；Biomacromolecules, 2010, 11(1): 245-251；Chemical Research in Chinese Universities, 2005, 21(3): 345-354。
端羟基超支化聚合物的合成可参考下述公开文献：杨保平,张鹏飞,崔锦峰等.端羟基超支化聚合物的改性研究及其在涂料中的应用[J].中国涂料,2011,26(3):53-57；王学川,胡艳鑫,郑书杰等.端羟基超支化聚合物对Fe3+吸附行为研究[J].化工新型材料,2011,39(9):26-29,47；强涛涛,张国国,王学川等.端羟基超支化聚合物的合成与改性[J].日用化学工业,2012,42(6):413-417。
与现有技术相比，本发明的优点在于：利用带负电的端羟基超支化聚合物修饰银纳米线与带正电的端氨基超支化聚合物修饰银纳米线、聚多巴胺改性高分子薄膜之间的静电作用作为成膜推动力进行层层自组装，得到具有优异的透光性能、导电性能和粘附性能的柔性导电薄膜，在显示屏、太阳能电池、可穿戴设备等柔性光电器件领域有重要的应用价值。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
（1）配制1g/L的多巴胺Tris-HCl缓冲液，调节pH值至8.5，室温下将聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜浸渍在上述缓冲液中24h，浴比1:50，洗涤、真空干燥。（2）将银纳米线配制成1g/L的水溶液，然后加入1g/L的端氨基超支化聚合物或端羟基超支化聚合物水溶液，其中所述端氨基超支化聚合物或所述端羟基超支化聚合物水溶液与银纳米线水溶液的体积比为1:1，常温下匀速搅拌反应24h后，用去离子水和乙醇反复洗涤、干燥后得到端氨基超支化聚合物修饰银纳米线或端羟基超支化聚合物修饰银纳米线。（3）将端氨基超支化聚合物修饰银纳米线和端羟基超支化聚合物修饰银纳米线分别配制成0.1g/L的水溶液，随后将上述PET薄膜浸渍在80℃的端羟基超支化聚合物修饰银纳米线水溶液中10min，浴比1:50，取出后用去离子水反复冲洗，烘干；然后将上述PET薄膜浸渍在80℃的端氨基超支化聚合物修饰银纳米线水溶液中10min，浴比1:50，取出后用去离子水反复冲洗，烘干，得到PET柔性导电薄膜。
实施例2
（1）配制5g/L的多巴胺Tris-HCl缓冲液，调节pH值至8.5，室温下将聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）薄膜浸渍在上述缓冲液中24h，浴比1:50，洗涤、真空干燥。（2）将银纳米线配制成5g/L的水溶液，然后加入5g/L的端氨基超支化聚合物或端羟基超支化聚合物水溶液，其中所述端氨基超支化聚合物或所述端羟基超支化聚合物水溶液与银纳米线水溶液的体积比为1:5，常温下匀速搅拌反应24h后，用去离子水和乙醇反复洗涤、干燥后得到端氨基超支化聚合物修饰银纳米线或端羟基超支化聚合物修饰银纳米线。（3）将端氨基超支化聚合物修饰银纳米线和端羟基超支化聚合物修饰银纳米线分别配制成4g/L的水溶液，随后将上述PMMA薄膜浸渍在80℃的端羟基超支化聚合物修饰银纳米线水溶液中30min，浴比1:50，取出后用去离子水反复冲洗，烘干；然后将上述PMMA薄膜浸渍在80℃的端氨基超支化聚合物修饰银纳米线水溶液中30min，浴比1:50，取出后用去离子水反复冲洗，烘干，至此已将一层银纳米线组装到PMMA薄膜的表面，随后重复三次上述操作，得到PMMA柔性导电薄膜。
实施例3
（1）配制10g/L的多巴胺Tris-HCl缓冲液，调节pH值至8.5，室温下将聚酰亚胺（PI）薄膜浸渍在上述缓冲液中24h，浴比1:50，洗涤、真空干燥。（2）将银纳米线配制成10g/L的水溶液，然后加入10g/L的端氨基超支化聚合物或端羟基超支化聚合物水溶液，其中所述端氨基超支化聚合物或所述端羟基超支化聚合物水溶液与银纳米线水溶液的体积比为1:10，常温下匀速搅拌反应24h后，用去离子水和乙醇反复洗涤、干燥后得到端氨基超支化聚合物修饰银纳米线或端羟基超支化聚合物修饰银纳米线。（3）将端氨基超支化聚合物修饰银纳米线和端羟基超支化聚合物修饰银纳米线分别配制成10g/L的水溶液，随后将上述PI薄膜浸渍在80℃的端羟基超支化聚合物修饰银纳米线水溶液中60min，浴比1:50，取出后用去离子水反复冲洗，烘干；然后将上述PI薄膜浸渍在80℃的端氨基超支化聚合物修饰银纳米线水溶液中60min，浴比1:50，取出后用去离子水反复冲洗，烘干，至此已将一层银纳米线组装到PI薄膜的表面，随后重复五次上述操作，得到PI柔性导电薄膜。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (5)
1.一种层层自组装银纳米线柔性导电薄膜的制备方法，其特征在于：
步骤一：配制1-10g/L的多巴胺Tris-HCl缓冲液，调节pH值至8.5，室温下将高分子薄膜浸渍在上述缓冲液中24h，浴比1:50，洗涤、真空干燥；
步骤二：将银纳米线配制成1-10g/L的水溶液，然后加入1-10g/L的端氨基超支化聚合物或端羟基超支化聚合物水溶液，常温下匀速搅拌反应24h后，用去离子水和乙醇反复洗涤、干燥后得到端氨基超支化聚合物修饰银纳米线或端羟基超支化聚合物修饰银纳米线；
步骤三：将端氨基超支化聚合物修饰银纳米线和端羟基超支化聚合物修饰银纳米线分别配制成0.1-10g/L的水溶液，随后将上述高分子薄膜浸渍在80℃的端羟基超支化聚合物修饰银纳米线水溶液中10-60min，浴比1:50，取出后用去离子水反复冲洗，烘干；然后将上述高分子薄膜浸渍在80℃的端氨基超支化聚合物修饰银纳米线水溶液中10-60min，浴比1:50，取出后用去离子水反复冲洗，烘干，至此已将一层银纳米线组装到高分子薄膜的表面，随后重复上述操作，根据需要决定高分子薄膜表面银纳米线组装的层数。
2.根据权利要求1所述的一种层层自组装银纳米线柔性导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述银纳米线采用多元醇法合成。
3.根据权利要求1所述的一种层层自组装银纳米线柔性导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述端氨基超支化聚合物或所述端羟基超支化聚合物水溶液与银纳米线水溶液的体积比为1:1-1:10。
4.根据权利要求1所述的一种层层自组装银纳米线柔性导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述高分子薄膜包括聚对苯二甲酸乙二醇酯PET薄膜、聚碳酸酯PC薄膜、聚丙烯PP薄膜、聚酰亚胺PI薄膜、聚四氟乙烯PTFE薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯PEN薄膜。
5.按权利要求1制备方法得到的一种层层自组装银纳米线柔性导电薄膜。
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