CN109036619B - 一种银纳米带透明导电薄膜及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种银纳米带透明导电薄膜及制备方法。银纳米带透明导电薄膜包括透明柔性衬底和银纳米带透明导电层，该银纳米带透明导电层由银纳米带连接排列构成规则的网状结构，银纳米带透明导电层的厚度小于0.3纳米，且银纳米带透明导电层嵌入到透明柔性衬底中，银纳米带是采用超声波压力加工，使在透明柔性衬底的表面上的银纳米线发生塑性变形后得到的。由于超声波压力加工使银纳米线发生塑性变形，使银纳米线的几何结构形变，加工为银纳米带，降低雾度，同时，由于银纳米带连接排列构成规则的网状结构，因此，银纳米带之间相互连接，构成一个完整的导电网络，提高了电导率。
Description
技术领域
本发明涉及透明导电电极领域，尤其涉及一种银纳米带透明导电薄膜及制备方法。
背景技术
随着科技的不断发展，显示和触摸设备是移动设备革命的两大核心技术。显示和触摸设备都需要一种既具有良好导电性又具有高透过率的部件透明电极。氧化铟锡(Indium Tin Oxides，ITO)作为氧化物导体，由于其自身的诸多优点，如在气氛环境中的稳定性高、光的散射率低等，一直被广泛的应用于制作电极材料。
随着柔性电子器件的发展，ITO透明导电薄膜展现了越来越多的缺点，如脆性、铟资源紧缺、成本高、泛黄等。近来，银纳米线透明导电薄膜以其优异的柔韧性、低廉的制备成本、简单的操作工艺，逐渐走进科研工作者的视野，成为有望替代ITO的电极材料。而限制银纳米线透明导电薄膜实际应用的瓶颈问题是雾度大和银纳米线之间的接触电阻大。影响银纳米线透明导电薄膜的光学性能的原因主要是银纳米线的几何结构对可见光造成散射而造成雾度大，银纳米线与银纳米线接触处成搭接状态，未构成一个完整的导电网络，因而有很大的接触电阻，从而影响透明导电薄膜的电导率。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种银纳米带透明导电薄膜及制备方法，可以解决现有技术中的银纳米线透明导电薄膜的雾度大和银纳米线之间的接触电阻大的技术问题。
为实现上述目的，本发明第一方面提供一种银纳米带透明导电薄膜，其特征在于，所述透明导电薄膜包括透明柔性衬底和银纳米带透明导电层；
所述银纳米带透明导电层由银纳米带连接排列构成规则的网状结构，所述银纳米带透明导电层的厚度小于0.3纳米，且所述银纳米带透明导电层嵌入到所述透明柔性衬底中，所述银纳米带是采用超声波压力加工，使在所述透明柔性衬底的表面上的银纳米线发生塑性变形后得到的。
进一步的，所述透明柔性衬底的材料包括聚对苯二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚丙烯乙二酯中的任意一种。
进一步的，所述银纳米线的直径介于40至50纳米，长度介于20至50微米。
为实现上述目的，本发明第二方面提供一种制作所述银纳米带透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
对所述透明柔性衬底进行前处理，便于银纳米线在所述透明柔性衬底的表面均匀成膜；
将银纳米线分散在银纳米线溶剂中配制成银纳米线涂布液，将所述银纳米线涂布液在前处理过的所述透明柔性衬底的表面涂布成规则的网状结构并干燥，得到银纳米线透明导电薄膜；
利用超声波压力加工对所述银纳米线透明导电薄膜加工，得到嵌入到所述透明柔性衬底中的银纳米带透明导电层，所述银纳米带透明导电层的厚度小于石墨烯的一维薄片层结构。
进一步的，所述对所述透明柔性衬底进行前处理的步骤具体包括：
将所述透明柔性衬底分别在丙酮和乙醇中超声波清洗预设时长；
使用蒸馏水对清洗过的所述透明柔性衬底做冲洗处理并干燥。
进一步的，所述预设时长为10分钟。
进一步的，所述超声波压力加工的施加压力介于0.2到0.3兆帕，超声波时长介于0.3至1.2秒。
进一步的，所述银纳米线溶剂包括甲醇、无水乙醇和异丙醇蒸馏水中的任意一种。
进一步的，所述银纳米线涂布液的浓度为每毫升1毫克。
进一步的，利用麦耶棒将所述银纳米线涂布液涂布至前处理过的所述透明柔性衬底的表面。
本发明提供一种银纳米带透明导电薄膜及制备方法。由于该透明导电薄膜中的银纳米带透明导电层是由银纳米带连接排列构成的，且银纳米带是采用超声波压力加工，使在透明柔性衬底的表面上的银纳米线发生塑性变形后得到的，使银纳米线的几何结构形变，加工为银纳米带，降低雾度，同时，由于银纳米带连接排列构成规则的网状结构，因此，银纳米带之间相互连接，构成一个完整的导电网络，提高了电导率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明第一实施例提供的一种银纳米带透明导电薄膜的结构示意图；
图2为本发明第一实施例提供的银纳米线电子显微镜扫描图；
图3为本发明第一实施例提供的银纳米带电子显微镜扫描图；
图4为本发明第二实施例提供的一种制作银纳米带透明导电薄膜的制备方法的流程示意图；
图5为本发明第二实施例中步骤401的细化步骤的流程示意图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
由于现有技术中存在银纳米线透明导电薄膜的雾度大和银纳米线之间的接触电阻大的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提出一种银纳米带透明导电薄膜及制备方法。由于该透明导电薄膜中的银纳米带透明导电层是由银纳米带连接排列构成的，且银纳米带是采用超声波压力加工，使在透明柔性衬底的表面上的银纳米线发生塑性变形后得到的，使银纳米线的几何结构形变，加工为银纳米带，降低雾度，同时，由于银纳米带连接排列构成规则的网状结构，因此，银纳米带之间相互连接，构成一个完整的导电网络，提高了电导率。
请参阅图1，为本发明第一实施例提供的一种银纳米带透明导电薄膜的结构示意图，该透明导电薄膜包括透明柔性衬底1和银纳米带透明导电层2；
银纳米带透明导电层2由银纳米带连接排列构成规则的网状结构，银纳米带透明导电层2的厚度小于0.3纳米，且银纳米带透明导电层2嵌入到透明柔性衬底1中，银纳米带是采用超声波压力加工，使在透明柔性衬底1的表面上的银纳米线发生塑性变形后得到的。
为便于理解银纳米线发生塑形变性前后的几何结构，请参阅图2与图3，图2为本发明第一实施例提供的银纳米线电子显微镜扫描图，图3为本发明第一实施例提供的银纳米带电子显微镜扫描图。银纳米线发生塑形变性前为原本的银纳米线的几何结构，是极细长的圆柱状，银纳米先发生塑性变形后为银纳米带，银纳米带的几何结构为极细长扁平的纸片状，厚度远小于石墨烯的一维极薄片层结构，一般来说，石墨烯的一维薄片层结构的厚度为0.334纳米左右。
进一步的，透明柔性衬底1的材料包括聚对苯二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚丙烯乙二酯中的任意一种。
进一步的，银纳米线的直径介于40至50纳米，长度介于20至50微米。
需要说明的是，本发明所使用的高品质的银纳米线的直径介于40至50纳米，长度介于20至50微米。采用超声波压力加工，使在透明柔性衬底1的表面上的银纳米线发生塑性变形后得到的银纳米带，银纳米带呈现带状，其厚度远小于石墨烯的一维极薄片层结构的厚度，且由银纳米带构成的银纳米带透明导电层2的厚度小于0.3纳米，银纳米带透明导电层2嵌入到透明柔性衬底1中，银纳米带与银纳米带之间呈现被超声波压力加工后的连接状态。
透明柔性衬底1的材料包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯(PP)、聚酰亚胺(PI)、聚丙烯乙二酯(PPA)中的任意一种。本发明提供的银纳米带透明导电薄膜中的银纳米带透明导电层2嵌入到由PET制成的透明柔性衬底1中，最终的银纳米带透明导电薄膜的透光率能达到90％以上，雾度介于0.8％～1.8％，方阻降低到25Ω/sq(方阻单位，欧姆)。该透明导电薄膜具有低雾度、高导电率、强粘附力和柔性。
在本发明实施例中，由于该透明导电薄膜中的银纳米带透明导电层2是由银纳米带连接排列构成的，且银纳米带是采用超声波压力加工，使在透明柔性衬底1的表面上的银纳米线发生塑性变形后得到的，使银纳米线的几何结构形变，加工为银纳米带，降低雾度，同时，由于银纳米带连接排列构成规则的网状结构，因此，银纳米带之间相互连接，构成一个完整的导电网络，提高了电导率。
请参阅图4，为本发明第二实施例提供的一种制作银纳米带透明导电薄膜的制备方法的流程示意图。该流程包括：
步骤401，对透明柔性衬底进行前处理，便于银纳米线在透明柔性衬底的表面均匀成膜；
步骤402，将银纳米线分散在银纳米线溶剂中配制成银纳米线涂布液，将银纳米线涂布液在前处理过的透明柔性衬底的表面涂布成规则的网状结构并干燥，得到位于透明柔性衬底的表面的银纳米线透明导电层；
步骤403，利用超声波压力加工对银纳米线透明导电层加工，得到嵌入到透明柔性衬底中的银纳米带透明导电层，银纳米带透明导电层的厚度小于石墨烯的一维薄片层结构。
进一步的，请结合参阅图5，为本发明第二实施例中步骤401的细化步骤的流程示意图。步骤401的细化步骤包括：
步骤4011，将透明柔性衬底分别在丙酮和乙醇中超声波清洗预设时长；
步骤4012，使用蒸馏水对清洗过的透明柔性衬底做冲洗处理并干燥。
进一步的，预设时长为10分钟。
进一步的，超声波压力加工的施加压力介于0.2到0.3兆帕，超声波时长介于0.3至1.2秒。
进一步的，银纳米线溶剂包括甲醇、无水乙醇和异丙醇蒸馏水中的任意一种。
进一步的，银纳米线涂布液的浓度为每毫升1毫克。
进一步的，利用麦耶棒将银纳米线涂布液涂布至前处理过的透明柔性衬底的表面。
需要说明的是，银纳米线涂布液中无任何粘接剂添加，采用该方法制作的银纳米带透明导电薄膜不仅具有高透过率，还由于银纳米线具有良好的导电性，是制作电子光学元器件的最佳选择之一，使得银纳米带透明导电薄膜具有高导电率。与ITO透明导电薄膜相比，具有更好的导电性能，而且性质更柔软。
有关本实施例的相关说明，可参阅有关本发明第一实施例的相关说明，这里不再赘述。
在本发明实施例中，由于该透明导电薄膜中的银纳米带透明导电层2是由银纳米带连接排列构成的，且银纳米带是采用超声波压力加工，使在透明柔性衬底1的表面上的银纳米线发生塑性变形后得到的，使银纳米线的几何结构形变，加工为银纳米带，降低雾度，同时，由于银纳米带连接排列构成规则的网状结构，因此，银纳米带之间相互连接，构成一个完整的导电网络，提高了电导率。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
以上为对本发明所提供的一种银纳米带透明导电薄膜及制备方法的描述，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种银纳米带透明导电薄膜，其特征在于，所述透明导电薄膜包括透明柔性衬底和银纳米带透明导电层；
所述银纳米带透明导电层由银纳米带连接排列构成规则的网状结构，所述银纳米带透明导电层的厚度小于0.3纳米，且所述银纳米带透明导电层嵌入到所述透明柔性衬底中，所述银纳米带是采用超声波压力加工，使在所述透明柔性衬底的表面上的银纳米线发生塑性变形后得到的；且所述银纳米线的直径介于40至50纳米，长度介于20至50微米。
2.根据权利要求1所述的透明导电薄膜，其特征在于，所述透明柔性衬底的材料包括聚对苯二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚丙烯乙二酯中的任意一种。
3.一种制作如权利要求1至2中任意一种银纳米带透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
对所述透明柔性衬底进行前处理，便于银纳米线在所述透明柔性衬底的表面均匀成膜；
将银纳米线分散在银纳米线溶剂中配制成银纳米线涂布液，将所述银纳米线涂布液在前处理过的所述透明柔性衬底的表面涂布成规则的网状结构并干燥，得到位于所述透明柔性衬底的表面的银纳米线透明导电层；
利用超声波压力加工对所述银纳米线透明导电层加工，得到嵌入到所述透明柔性衬底中的银纳米带透明导电层，所述银纳米带透明导电层的厚度小于石墨烯的一维薄片层结构。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述透明柔性衬底进行前处理的步骤具体包括：
将所述透明柔性衬底分别在丙酮和乙醇中超声波清洗预设时长；
使用蒸馏水对清洗过的所述透明柔性衬底做冲洗处理并干燥。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设时长为10分钟。
6.根据权利要求3至5任意一项所述的方法，其特征在于，所述超声波压力加工的施加压力介于0.2到0.3兆帕，超声波时长介于0.3至1.2秒。
7.根据权利要求3至5任意一项所述的方法，其特征在于，所述银纳米线溶剂包括甲醇、无水乙醇和异丙醇蒸馏水中的任意一种。
8.根据权利要求3至5任意一项所述的方法，其特征在于，所述银纳米线涂布液的浓度为每毫升1毫克。
9.根据权利要求3至5任意一项所述的方法，其特征在于，利用麦耶棒将所述银纳米线涂布液涂布至前处理过的所述透明柔性衬底的表面。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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