CN111710472A - 碳纳米管透明导电薄膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及导电薄膜技术领域，提供了一种碳纳米管透明导电薄膜的制备方法。该方法包括以下步骤：将碳纳米管分散在含有分散剂的溶剂中，制备碳纳米管分散液；将所述碳纳米管分散液进行离心处理，取上清液，其中，所述成膜助剂选自透明且具有导电性的成膜助剂；在所述上清液中添加成膜助剂并混合处理，得到碳纳米管溶液；将所述碳纳米管溶液沉积在基板上，干燥后，清洗处理，制备得到碳纳米管透明导电薄膜。本申请提供的方法制备的碳纳米管透明导电薄膜，具有较低的电阻和较高的透明性，适合应用于触摸屏、显示器、太阳能电池等领域中。

Description

碳纳米管透明导电薄膜及其制备方法

技术领域

本发明属于导电薄膜技术领域，尤其涉及一种碳纳米管透明导电薄膜及其制备方法。

背景技术

透明导电薄膜是一种重要的光电材料，在触摸屏、显示器、太阳能电池等领域有着广泛的应用。氧化铟锡(ITO)薄膜由于电阻率低，透过率可达90％以上，同时在干燥或潮湿的环境中都拥有良好的稳定性与兼容性，而受到广泛关注，成为目前最常用的透明导电薄膜。然而，ITO中的铟是稀有材料，总储备量低，造价高，且ITO的低弯曲率、柔性差，限制了其在柔性设备、可伸缩设备、可穿戴电子设备上的应用。因此，寻找柔性好、成本低的透明导电薄膜材料成为研究热点。

碳纳米管作为一种纳米材料，在柔性、导电、透光等方面都呈现出良好的特性，具有制备低成本低的柔性透明导电薄膜的潜力。事实证明，采用碳纳米管制备透明导电薄膜拥有更强的力学性能和柔性。目前碳纳米管透明导电薄膜的制备方法主要有两种，第一种为干法制膜，方法为：利用碳纳米管阵列拉丝成膜或者采用原位生长碳纳米管薄膜。采用该方法制备碳纳米管透明导电薄膜，不仅制备工艺复杂，而且对设备和工艺的要求极高，不利于大规模工业化生产。第二种为湿法制膜，方法为：将碳纳米管分散液沉积在基底上，干燥成膜。由于该工艺无需高温、真空设备，易于量产，而受到广泛关注。但是采用湿法制备的碳纳米管透明导电薄膜，其性能受到制备过程中多种影响因素(如碳纳米管材料本身属性、碳纳米管分散液的分散效果、分散剂等)的制约，难以同时实现导电、透明性能的共同提高。

发明内容

本发明要解决的问题

本发明的目的在于提供一种碳纳米管透明导电薄膜及其制备方法，旨在解决湿法制备碳纳米管导电薄膜时，受制备工艺的多重影响，难以同时实现导电和透明性能的共同提高的问题。

解决问题的方法

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面提供一种碳纳米管透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

将碳纳米管分散在含有分散剂的溶剂中，制备碳纳米管分散液；

将所述碳纳米管分散液进行离心处理，取上清液；在所述上清液中添加成膜助剂并混合处理，得到碳纳米管溶液，其中，所述成膜助剂选自透明且具有导电性的成膜助剂；

将所述碳纳米管溶液沉积在基板上，干燥后，清洗处理，制备得到碳纳米管透明导电薄膜。

优选的，所述碳纳米管选自长度为50～400μm的碳纳米管。

优选的，所述碳纳米管的长度为50～400μm；且所述碳纳米管分散液中，所述碳纳米管的质量百分含量为0.05～1％。

优选的，所述成膜助剂选自透明聚合物树脂，且所述透明聚合物树脂中同时含有亲水段和疏水段。

优选的，所述成膜助剂选自同时含有亲水段和疏水段的透明聚合物树脂；且所述碳纳米管溶液中，所述成膜助剂的质量百分含量为0.1～1％。

优选的，所述成膜助剂选自聚硅氧烷树脂、氟树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚醚砜、聚芳酯、聚碳酸酯树脂、聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩醛、聚酰胺、聚酰亚胺、双丙烯酸酯树脂、纤维素树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯中的至少一种。

优选的，所述碳纳米管溶液中，所述成膜助剂与所述碳纳米管的质量比为1～2:1。

优选的，所述碳纳米管为经酸化处理的碳纳米管。

优选的，将碳纳米管分散在含有分散剂的溶剂中的步骤之后，还包括进行超声分散，得到所述碳纳米管分散液。

优选的，所述碳纳米管为经酸化处理的碳纳米管；且将碳纳米管分散在含有分散剂的溶剂中的步骤之后，还包括进行超声分散，得到所述碳纳米管分散液。

优选的，所述碳纳米管分散液中，所述分散剂的重量百分含量为2～10％。

优选的，所述碳纳米管为经酸化处理的碳纳米管；所述碳纳米管分散液中，所述分散剂的重量百分含量为2～10％。

优选的，所述碳纳米管分散液中，所述分散剂的重量百分含量为2～10％；且将碳纳米管分散在含有分散剂的溶剂中的步骤之后，还包括进行超声分散，得到所述碳纳米管分散液。

优选的，所述碳纳米管为经酸化处理的碳纳米管；所述碳纳米管分散液中，所述分散剂的重量百分含量为2～10％；且将碳纳米管分散在含有分散剂的溶剂中的步骤之后，还包括进行超声分散，得到所述碳纳米管分散液。

优选的，所述离心处理的转速为8000～16000r/min，离心时间为60～120min，离心次数为1～2次。

优选的，所述混合处理采用低速搅拌的方式，且所述低速搅拌的转速为600-1000r/min。

优选的，所述离心处理的转速为8000～16000r/min，离心时间为60～120min，离心次数为1～2次；所述混合处理采用低速搅拌的方式，且所述低速搅拌的转速为600-1000r/min。

优选的，所述清洗处理的方法为：依次采用强酸和水，对得到的薄膜进行清洗。

优选的，所述混合处理采用低速搅拌的方式，且所述低速搅拌的转速为600-1000r/min；所述清洗处理的方法为：依次采用强酸和水，对得到的薄膜进行清洗。

优选的，所述离心处理的转速为8000～16000r/min，离心时间为60～120min，离心次数为1～2次；所述清洗处理的方法为：依次采用强酸和水，对得到的薄膜进行清洗。

优选的，所述离心处理的转速为8000～16000r/min，离心时间为60～120min，离心次数为1～2次；所述混合处理采用低速搅拌的方式，且所述低速搅拌的转速为600-1000r/min；所述清洗处理的方法为：依次采用强酸和水，对得到的薄膜进行清洗。

优选的，所述碳纳米管透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

在含有分散剂的水中添加经酸化处理的碳纳米管，超声分散，制备碳纳米管分散液；

将所述碳纳米管分散液进行离心处理，取上清液；在转速为600-1000r/min的搅拌条件下，在所述上清液中添加成膜助剂，得到碳纳米管溶液；

将所述碳纳米管溶液沉积在基板上，干燥后，依次采用强酸和水对得到的薄膜进行清洗，去除所述分散剂，再次干燥后，得到所述碳纳米管透明导电薄膜。

本发明另一方面提供一种碳纳米管透明导电薄膜，包括碳纳米管和成膜助剂，其中，所述成膜助剂选自选自透明聚合物树脂，且所述透明聚合物树脂中同时含有亲水段和疏水段。

优选的，所述碳纳米管选自长度为50～400μm的碳纳米管。

优选的，所述碳纳米管中，至少部分所述碳纳米管中含有含氧官能团。

优选的，所述成膜助剂与所述碳纳米管的质量比为1～2:1。

优选的，所述成膜助剂选自聚硅氧烷树脂、氟树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚醚砜、聚芳酯、聚碳酸酯树脂、聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩醛、聚酰胺、聚酰亚胺、双丙烯酸酯树脂、纤维素树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯中的至少一种。

优选的，所述碳纳米管选自长度为50～400μm的碳纳米管；且所述碳纳米管中，至少部分所述碳纳米管中含有含氧官能团。

优选的，所述碳纳米管选自长度为50～400μm的碳纳米管；且所述成膜助剂与所述碳纳米管的质量比为1～2:1。

优选的，所述成膜助剂与所述碳纳米管的质量比为1～2:1；且所述成膜助剂选自聚硅氧烷树脂、氟树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚醚砜、聚芳酯、聚碳酸酯树脂、聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩醛、聚酰胺、聚酰亚胺、双丙烯酸酯树脂、纤维素树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯中的至少一种。

优选的，所述碳纳米管选自长度为50～400μm的碳纳米管；且所述成膜助剂选自聚硅氧烷树脂、氟树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚醚砜、聚芳酯、聚碳酸酯树脂、聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩醛、聚酰胺、聚酰亚胺、双丙烯酸酯树脂、纤维素树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯中的至少一种。

优选的，所述碳纳米管中，至少部分所述碳纳米管中含有含氧官能团；所述成膜助剂与所述碳纳米管的质量比为1～2:1。

优选的，所述碳纳米管中，至少部分所述碳纳米管中含有含氧官能团；所述成膜助剂选自聚硅氧烷树脂、氟树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚醚砜、聚芳酯、聚碳酸酯树脂、聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩醛、聚酰胺、聚酰亚胺、双丙烯酸酯树脂、纤维素树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯中的至少一种。

优选的，所述碳纳米管选自长度为50～400μm的碳纳米管；所述成膜助剂与所述碳纳米管的质量比为1～2:1；且所述成膜助剂选自聚硅氧烷树脂、氟树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚醚砜、聚芳酯、聚碳酸酯树脂、聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩醛、聚酰胺、聚酰亚胺、双丙烯酸酯树脂、纤维素树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯中的至少一种。

优选的，所述碳纳米管中，至少部分所述碳纳米管中含有含氧官能团；所述成膜助剂与所述碳纳米管的质量比为1～2:1；且所述成膜助剂选自聚硅氧烷树脂、氟树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚醚砜、聚芳酯、聚碳酸酯树脂、聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩醛、聚酰胺、聚酰亚胺、双丙烯酸酯树脂、纤维素树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯中的至少一种。

优选的，所述碳纳米管选自长度为50～400μm的碳纳米管；所述碳纳米管中，至少部分所述碳纳米管中含有含氧官能团；且所述成膜助剂选自聚硅氧烷树脂、氟树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚醚砜、聚芳酯、聚碳酸酯树脂、聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩醛、聚酰胺、聚酰亚胺、双丙烯酸酯树脂、纤维素树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯中的至少一种。

优选的，所述碳纳米管选自长度为50～400μm的碳纳米管；所述碳纳米管中，至少部分所述碳纳米管中含有含氧官能团；所述成膜助剂与所述碳纳米管的质量比为1～2:1。

优选的，所述碳纳米管选自长度为50～400μm的碳纳米管；所述碳纳米管中，至少部分所述碳纳米管中含有含氧官能团；所述成膜助剂与所述碳纳米管的质量比为1～2:1；且所述成膜助剂选自聚硅氧烷树脂、氟树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚醚砜、聚芳酯、聚碳酸酯树脂、聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩醛、聚酰胺、聚酰亚胺、双丙烯酸酯树脂、纤维素树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯中的至少一种。

发明效果

本发明提供的碳纳米管透明导电薄膜的制备方法，将碳纳米管分散液进行离心处理后，在收集的上清液中添加成膜助剂。一方面，通过离心处理可以将碳纳米管分散液中分散均匀性差、团聚的碳纳米管去除，获得碳纳米管分散均匀的上清液，有利于提高碳纳米管透明导电薄膜的导电性。另一方面，在上清液中添加成膜助剂，所述成膜助剂不仅能够充当稳定剂，促进碳纳米管在溶液中均匀稳定地分散；而且，所述成膜助剂还能充当掺杂剂，与碳纳米管形成的导电网络的节点进行连接，从而降低碳纳米管之间的接触电阻，提高制得的碳纳米管透明导电薄膜的导电性。此外，所述成膜助剂具有透明透光的特点，因此不会影响制得的透明导电薄膜的透明性。将经过上述处理的碳纳米管溶液在基板上成膜时，还能提高碳纳米管薄膜对基底的粘附，使碳纳米管透明导电薄膜的导电性能更加稳定，从而提高其实用性。本申请提供的方法制备的碳纳米管透明导电薄膜，具有较低的电阻和较高的透明性，适合应用于触摸屏、显示器、太阳能电池等领域中。

本发明提供的碳纳米管透明导电薄膜，含有碳纳米管和成膜助剂，且成膜助剂选自同时含有亲水段和疏水段的透明聚合物树脂。所述成膜助剂不仅能够充当稳定剂，提高碳纳米管的分散性能，从而提高其导电稳定性；而且，所述成膜助剂还能充当掺杂剂，与碳纳米管形成的导电网络的节点进行连接，从而降低碳纳米管之间的接触电阻，提高制得的碳纳米管透明导电薄膜的导电性。此外，所述成膜助剂具有透明透光的特点，因此不会影响制得的透明导电薄膜的透明性。因此，本申请提供的碳纳米管透明导电薄膜，兼具优良的导电性和透光性。

具体实施方式

为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请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仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。

应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质、界面、消息、请求和终端彼此区分开，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一XX也可以被称为第二XX，类似地，第二XX也可以被称为第一XX。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。

采用湿法制备碳纳米管薄膜的过程中，发明人经反复研究发现：一方面，为了提高碳纳米管透明导电薄膜的导电性能，碳纳米管含量往往越高越好。但是高碳纳米管含量会使透光性降低，且碳纳米管分散液粘度大大提高，分散起来较为困难，导致碳纳米管之间无法形成良好的连通网络，最终造成得到的透明导电薄膜导电性能反而达不到理想值的问题。另一方面，碳纳米管导电网络中，碳纳米管之间的接触电阻对导电薄膜薄膜的导电性能产生了较大的影响，长度越小的碳纳米管虽然越容易分散。但碳纳米管长度越小，所形成的导电网络越致密，参与形成导电网络的碳纳米管的量就越大，导致接触电阻越大，因此，在能保证充分分散的情况下，碳纳米管的长度越长越好。此外，单独以碳纳米管作为涂层的薄膜，由于碳纳米管本身的疏水性、易团聚等特性，其在基底上难以均匀分散，导致形成的碳纳米管透明导电薄膜分散不均匀，碳纳米管对基底的附着力差，导致薄膜导电性能不均匀。

鉴于此，本申请实施例第一方面提供了一种碳纳米管透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

S01.将碳纳米管分散在含有分散剂的溶剂中，制备碳纳米管分散液；

S02.将碳纳米管分散液进行离心处理，取上清液；在上清液中添加成膜助剂并混合处理，得到碳纳米管溶液，其中，成膜助剂选自透明且具有导电性的成膜助剂；

S03.将碳纳米管溶液沉积在基板上，干燥后，清洗处理，制备得到碳纳米管透明导电薄膜。

本申请实施例提供的碳纳米管透明导电薄膜的制备方法，将碳纳米管分散液进行离心处理后，在收集的上清液中添加成膜助剂。一方面，通过离心处理可以将碳纳米管分散液中分散均匀性差、团聚的碳纳米管去除，获得碳纳米管分散均匀的上清液，有利于提高碳纳米管透明导电薄膜的导电性。另一方面，在上清液中添加成膜助剂，成膜助剂不仅能够充当稳定剂，促进碳纳米管在溶液中均匀稳定地分散；而且，成膜助剂还能充当掺杂剂，与碳纳米管形成的导电网络的节点进行连接，从而降低碳纳米管之间的接触电阻，提高制得的碳纳米管透明导电薄膜的导电性。此外，成膜助剂具有透明透光的特点，因此不会影响制得的透明导电薄膜的透明性。将经过上述处理的碳纳米管溶液在基板上成膜时，还能提高碳纳米管薄膜对基底的粘附，使碳纳米管透明导电薄膜的导电性能更加稳定，从而提高其实用性。本申请实施例提供的方法制备的碳纳米管透明导电薄膜，具有较低的电阻和较高的透明性，适合应用于触摸屏、显示器、太阳能电池等领域中。

具体的，上述步骤S01中，通过将碳纳米管和分散剂混合溶剂中，制备碳纳米管分散液。

本申请实施例中，碳纳米管作为导电薄膜的基体材料，直径为常规直径，直径范围为6～10nm。在一些实施例中，碳纳米管选自长度为50～400μm的碳纳米管。在这种情况下，相较于于长度较短的碳纳米管，长度为50～400μm的碳纳米管长径比较大，在充分分散后，不仅能够形成良好的导电网络结构，而且构成的导电网络中形成的接触电阻数量减少，从而可以大幅提高碳纳米管导电薄膜的整体导电性。此外，由于碳纳米管长度长，碳纳米管的含量无需过多即可实现导电网络的有效搭建，而少量的碳纳米管含量有利于提高其透光性。

在一些实施例中，碳纳米管的长度为50～400μm；且碳纳米管分散液中，碳纳米管的质量百分含量为0.05～1％。由于碳纳米管的长径比较大，在充分分散后，能够大幅提高碳纳米管导电薄膜的整体导电性，因此，在保证良好导电性能的前提下，可以适当降低碳纳米管的含量，使碳纳米管在碳纳米管分散液中的质量百分含量为0.05～1％，从而有利于提高碳纳米管薄膜的透光性。在这种情况下，制备得到的碳纳米管薄膜不仅具有较好的透光性，而且能够得到形成良好的导电网络结构，有利于提高碳纳米管导电薄膜的整体导电性。当碳纳米管分散液中，碳纳米管的质量百分含量较小，低于0.05％时，作为导电薄膜主体成分的碳纳米管含量过低，导电性能不足；当碳纳米管分散液中，碳纳米管的质量百分含量较大，高于1％时，高含量的碳纳米管含量不仅会降低薄膜的透光性，而且会增加碳纳米管分散液的粘度，增加碳纳米管特别是高长径比的碳纳米管的分散难度，导致碳纳米管之间无法形成良好的连通网络，最终反而不利于制备导电性能提高的透明导电薄膜。

在一些实施例中，用于制备碳纳米管分散液的碳纳米管为经酸化处理的碳纳米管。通过将碳纳米管进行酸化处理，可以在碳纳米管的表面引入羟基、羧基等含氧官能团，提高碳纳米管的活性，从而增加碳纳米管在溶剂如水中的分散性。此外，通过酸化处理还可以去除碳纳米管中的杂质，提高碳纳米管薄膜的质量。

本申请实施例中，溶剂用于溶解分散碳纳米管，并作为媒介使碳纳米管能以溶液加工法(湿法)制备成膜。在一些实施例中，用于分散碳纳米管的溶剂选自水。

本申请实施例中，分散剂用于提高碳纳米管在溶剂中的分散性，特别是对于长度为50～400μm的碳纳米管而言，分散剂的添加对提供碳纳米管的分散性能显得尤为重要。具体的，碳纳米管长度越长，碳纳米管之间的范德华力更强，将碳纳米管根根分散越不容易。通过添加合适的分散剂，分散剂与碳纳米管之间的作用力可以克服碳纳米管本身的团聚力，从而有助于在不破坏碳纳米管长度的前提下促进碳纳米管的有效分散。通过添加分散剂能够有效控制分散液的粘度，以便后续沉积薄膜。在一些实施例中，分散剂用于提高碳纳米管在水中的分散性。

在一些实施例中，分散剂选自十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、胆酸钠(SC)、聚丙烯酸(PAA)、羟丙基纤维素(HPC)、纤维素衍生物、氯磺酸中的至少一种，但不限于此。

在一些实施例中，碳纳米管分散液中，分散剂的质量百分含量为2～10％。在这种情形下，分散剂的含量合适，不仅能够提高较好的分散效果，而且能够通过后处理有效去除。若分散剂含量过低，会降低碳纳米管的分散效果，进而影响得到的碳纳米管导电薄膜的导电性。若分散剂含量过高，过多的分散剂难以通过后处理完全去除；而由于分散剂本身是绝缘的，因此，残留的分散剂会影响碳纳米管透明导电薄膜的导电性。

在一些实施例中，碳纳米管为经酸化处理的碳纳米管；碳纳米管分散液中，分散剂的重量百分含量为2～10％。

在一些实施例中，将碳纳米管分散在含有分散剂的溶剂中的方式为：先将分散剂添加到溶剂中混合处理，然后加入碳纳米管进行混合，得到碳纳米管分散液。通过该方式提供的碳纳米管分散液，可以将少量碳纳米管分散在大体积的分散液溶液中，从而降低碳纳米管团聚分散，并提高其分散性能。

在一些实施例中，将碳纳米管分散在含有分散剂的溶剂中的步骤之后，还包括进行超声分散，得到碳纳米管分散液。通过超声处理，进一步提高碳纳米管在含有分散剂的溶剂中的分散性能，促进碳纳米管特别是长度为50～400μm的碳纳米管构建导电网络结构。超声处理的时间大于或等于12h。

在一些实施例中，碳纳米管为经酸化处理的碳纳米管；且将碳纳米管分散在含有分散剂的溶剂中的步骤之后，还包括进行超声分散，得到碳纳米管分散液。

在一些实施例中，碳纳米管分散液中，分散剂的重量百分含量为2～10％；且将碳纳米管分散在含有分散剂的溶剂中的步骤之后，还包括进行超声分散，得到碳纳米管分散液。

在一些实施例中，碳纳米管为经酸化处理的碳纳米管；碳纳米管分散液中，分散剂的重量百分含量为2～10％；且将碳纳米管分散在含有分散剂的溶剂中的步骤之后，还包括进行超声分散，得到碳纳米管分散液。

上述步骤S02中，将上述步骤S01制备的碳纳米管分散液进行离心处理，通过离心处理，去除分散不均匀、团聚的碳纳米管，收集碳纳米管分散均匀的上清液。在一些实施例中，碳纳米管选自长度为50～400μm的碳纳米管，在这种情况下，通过该步骤的离心处理，使分散液中分散均匀的高长径比碳纳米管得以保留，从而能够形成良好的导电网络结构，减少导电网络中形成的接触电阻数量，进而使得利用高长径比碳纳米管提高碳纳米管导电薄膜整体导电性的优势得以发挥。

在一些实施例中，离心处理的转速为8000～16000r/min，离心时间为60～120min，离心次数为1～2次。在这种情况下，能够有效去除碳纳米管分散液中分散不均匀、团聚的碳纳米管，且不破坏碳纳米管的结构和长度。

本申请实施例中，在上清液中添加成膜助剂，成膜助剂不仅能够充当稳定剂，促进碳纳米管在溶液中均匀稳定地分散；而且，成膜助剂还能充当掺杂剂，与碳纳米管形成的导电网络的节点进行连接，从而降低碳纳米管之间的接触电阻，提高制得的碳纳米管透明导电薄膜的导电性。在这种情况下，使得碳纳米管溶液在碳纳米管含量降低的情况下，还能保证得到的碳纳米管薄膜具有良好的导电性能。应当注意的是，成膜助剂选自透明且导电的成膜助剂。即成膜助剂具有透明透光的特点，因此不会影响制得的透明导电薄膜的透明性。此外，添加成膜助剂后的碳纳米管溶液，在基板上成膜时，能提高碳纳米管薄膜对基底的粘附，使碳纳米管透明导电薄膜的导电性能更加稳定，从而提高其实用性。

特别的，当碳纳米管选自长度为50～400μm的碳纳米管时，通过添加成膜助剂，能够有效促进碳纳米管导电网络的搭建，使得少量的碳纳米管并能获得良好的导电性能，从而有利于提高碳纳米管导电薄膜的透光性。

在一些实施例中，成膜助剂选自透明聚合物树脂，且透明聚合物树脂中同时含有亲水段和疏水段。在这种情况下，成膜助中的疏水段可以与碳纳米管表面形成互相吸引的作用，而亲水段有利于碳纳米管与其结合后分散于水性溶剂中，充当稳定剂，进一步提高碳纳米管的分散均匀性和稳定性，帮助碳纳米管溶液形成碳纳米管分布均匀的薄膜。同时，成膜助剂作为掺杂剂，可以有效与碳纳米管导电网络的节点进行连接，降低碳纳米管之间的接触电阻，从而提高得到的碳纳米管薄膜的导电性。

在一些实施例中，成膜助剂选自聚硅氧烷树脂、氟树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚醚砜、聚芳酯、聚碳酸酯树脂、聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩醛、聚酰胺、聚酰亚胺、双丙烯酸酯树脂、纤维素树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯中的至少一种。其中，氟树脂包括但不限于聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-三氟氯乙烯共聚物、聚氟乙烯。

在一些实施例中，成膜助剂选自聚氨酯、聚醚砜、聚碳酸酯、纤维素树脂。这些成膜助剂的主链结构具有芳香基团，更有利于与碳纳米管之间相互作用形成π-π共轭作用，同时含有亲水基，有利于在分散体系中的稳定，从而提高制备得到的碳纳米管薄膜的导电性。

在一些实施例中，成膜助剂选自同时含有亲水段和疏水段的透明聚合物树脂；且碳纳米管溶液中，成膜助剂的质量百分含量为0.1～1％。当成膜助剂的含量在此范围时，可以赋予制备得到的碳纳米管透明导电薄膜优良的导电性和透光性。若成膜助剂的含量过多，则获得的碳纳米管导电薄膜在相同透光度下，面电阻越大；若成膜助剂的含量过少，则得到的碳纳米管溶液的分散稳定性降低，不利于碳纳米管薄膜导电性能的提高。

在一些实施例中，碳纳米管溶液中，成膜助剂与碳纳米管的质量比为1～2:1，在这种情况下，碳纳米管与成膜助剂以合适的比例作用，使碳纳米管在溶液中均匀稳定地分散，同时降低碳纳米管之间的接触电阻，提高制得的碳纳米管透明导电薄膜的导电性。在一些实施例中，碳纳米管溶液中，成膜助剂与碳纳米管的质量比为1.25:1。

本申请实施例中，在上清液中添加成膜助剂后混合处理，使得成膜助剂在上清液中，特别是与上清液中的碳纳米管均匀分散。在一些实施例中，混合处理采用低速搅拌的方式，且低速搅拌的转速为600-1000r/min。在这种情况下，低速搅拌使成膜助剂均匀的分散在上清液中，且可以防止速率过高导致对碳纳米管结构和长度的破坏。

在一些实施例中，离心处理的转速为8000～16000r/min，离心时间为60～120min，离心次数为1～2次；混合处理采用低速搅拌的方式，且低速搅拌的转速为600-1000r/min。

上述步骤S03中，将碳纳米管溶液沉积在基板上，可以采用常规的方法实现，包括但不限于喷涂法、浸涂法、旋涂法、真空抽滤法、刮刀法。其中，所述基板没有严格限制，在一些实施例中，基板采用柔性的热塑性聚酯薄膜层或聚碳酸酯层。

在一些实施例中，将碳纳米管溶液沉积在基板上，经干燥形成15～100μm厚的碳纳米管膜。在一些实施例中，干燥的温度为80～120℃，干燥时间为2～5min。

本申请实施例中，在干燥后，对得到的碳纳米管薄膜进行清洗处理，以除去碳纳米管薄膜中的分散剂。在一些实施例中，清洗处理的方法为：依次采用强酸和水，对得到的薄膜进行清洗。通过采用强酸对碳纳米管薄膜进行清洗，可去除薄膜中的分散剂，避免分散剂对导电性能的负面作用，同时有利于电荷的转移，使碳纳米管之间的接触电阻降低，进一步降低了薄膜的面电阻；采用水清洗薄膜，将冲洗除去薄膜表面的强酸和其他杂质。在一些实施例中，强酸选择具有强氧化性的酸，例如浓硝酸、浓硫酸等中的任一种或两种以上的组合。在这种情形下，碳纳米管薄膜中掺杂有具有氧化性的浓强酸，其可以作为电子接收体，对碳纳米管进行空穴掺杂，即具有氧化性的浓强酸从碳纳米管移除电子，通过产生能自由移动的载体，来提高碳纳米管薄膜的导电性。

在本申请提供的一些实施例中，混合处理采用低速搅拌的方式，且低速搅拌的转速为600-1000r/min；清洗处理的方法为：依次采用强酸和水，对得到的薄膜进行清洗。

在本申请提供的一些实施例中，离心处理的转速为8000～16000r/min，离心时间为60～120min，离心次数为1～2次；清洗处理的方法为：依次采用强酸和水，对得到的薄膜进行清洗。

在本申请提供的一些实施例中，离心处理的转速为8000～16000r/min，离心时间为60～120min，离心次数为1～2次；混合处理采用低速搅拌的方式，且低速搅拌的转速为600-1000r/min；清洗处理的方法为：依次采用强酸和水，对得到的薄膜进行清洗。

在上述实施例的基础上，作为优选实施方式，碳纳米管透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

在含有分散剂的水中添加经酸化处理的碳纳米管，超声分散，制备碳纳米管分散液；

将碳纳米管分散液进行离心处理，取上清液；在转速为600-1000r/min的搅拌条件下，在上清液中添加成膜助剂，得到碳纳米管溶液；

将碳纳米管溶液沉积在基板上，干燥后，依次采用强酸和水对得到的薄膜进行清洗，去除分散剂，再次干燥后，得到碳纳米管透明导电薄膜。

本申请实施例第二方面提供一种碳纳米管透明导电薄膜，包括碳纳米管和成膜助剂，其中，成膜助剂选自同时含有亲水段和疏水段的透明聚合物树脂。

本申请实施例提供的碳纳米管透明导电薄膜，含有碳纳米管和成膜助剂，且成膜助剂选自同时含有亲水段和疏水段的透明聚合物树脂。成膜助剂不仅能够充当稳定剂，提高碳纳米管的分散性能，从而提高其导电稳定性；而且，成膜助剂还能充当掺杂剂，与碳纳米管形成的导电网络的节点进行连接，从而降低碳纳米管之间的接触电阻，提高制得的碳纳米管透明导电薄膜的导电性。此外，成膜助剂具有透明透光的特点，因此不会影响制得的透明导电薄膜的透明性。因此，本申请实施例提供的碳纳米管透明导电薄膜，兼具优良的导电性和透光性。

本申请实施例提供的碳纳米管透明导电薄膜，可以通过上述方法制备获得。

在一些实施例中，碳纳米管选自长度为50～400μm的碳纳米管。在这种情况下，相较于于长度较短的碳纳米管，长度为50～400μm的碳纳米管长径比较大，在成膜助剂的作用下，长径比较大的碳纳米管薄膜中均匀分散并形成良好的导电网络结构，而且构成的导电网络中形成的接触电阻数量减少，从而可以大幅提高碳纳米管导电薄膜的整体导电性。此外，由于碳纳米管长度长，可减低碳纳米管透明导电薄膜中碳纳米管的含量，从而有利于提高其透光性。

在一些实施例中，碳纳米管中，至少部分碳纳米管中含有含氧官能团，含有含氧官能团的碳纳米管具有较好的活性，能够提高碳纳米管在溶剂如水中的分散性，往往制备得到的碳纳米管薄膜具有更好的导电性。

在一些实施例中，成膜助剂选自透明聚合物树脂，且透明聚合物树脂中同时含有亲水段和疏水段。在这种情况下，成膜助中的疏水段可以与碳纳米管表面形成互相吸引的作用，成膜助剂作为掺杂剂，可以有效与碳纳米管导电网络的节点进行连接，降低碳纳米管之间的接触电阻，从而提高得到的碳纳米管薄膜的导电性。此外，通过溶液加功能制备碳纳米管透明导电薄膜式，成膜助剂中的亲水段与碳纳米管结合，有利于提高制备过程中碳纳米管在水性溶剂中的分散性。此时，成膜助剂充当稳定剂，提高碳纳米管的分散均匀性和稳定性，帮助碳纳米管溶液形成碳纳米管分布均匀的薄膜。

在一些实施例中，成膜助剂选自聚硅氧烷树脂、氟树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚醚砜、聚芳酯、聚碳酸酯树脂、聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩醛、聚酰胺、聚酰亚胺、双丙烯酸酯树脂、纤维素树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯中的至少一种。其中，氟树脂包括但不限于聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-三氟氯乙烯共聚物、聚氟乙烯。

在一些实施例中，成膜助剂选自聚氨酯、聚醚砜、聚碳酸酯、纤维素树脂。这些成膜助剂的主链结构具有芳香基团，更有利于与碳纳米管之间相互作用形成π-π共轭作用，从而提高碳纳米管薄膜的导电性。

在一些实施例中，成膜助剂选自同时含有亲水段和疏水段的透明聚合物树脂；且碳纳米管溶液中，成膜助剂的质量百分含量为0.1～1％。当成膜助剂的含量在此范围时，可以赋予制备得到的碳纳米管透明导电薄膜优良的导电性和透光性。若成膜助剂的含量过多，则获得的碳纳米管导电薄膜在相同透光度下，面电阻越大；若成膜助剂的含量过少，则不利于其发挥提高碳纳米管薄膜导电性能的作用。

在一些实施例中，成膜助剂与碳纳米管的质量比为1～2:1，在这种情况下，碳纳米管与成膜助剂以合适的比例作用，可以有效分散碳纳米管，促使碳纳米管构建良好的导电网络，并降低碳纳米管之间的接触电阻，制得的碳纳米管透明导电薄膜的导电性。由于碳纳米管的导电性能提高，碳纳米管薄膜中碳纳米管的含量可以相对降低，从而有利于提高碳纳米管薄膜的透光性，最终得到兼具优良的导电性和透光性的碳纳米管透明导电薄膜。在一些实施例中，碳纳米管溶液中，成膜助剂与碳纳米管的质量比为1.25:1。

应当注意的是，上述实施例中的各技术点可以相互组合，得到的碳纳米管透明导电薄膜同时具备相应的优点。

在一些实施例中，碳纳米管选自长度为50～400μm的碳纳米管；且碳纳米管中，至少部分碳纳米管中含有含氧官能团。

在一些实施例中，碳纳米管选自长度为50～400μm的碳纳米管；且成膜助剂与碳纳米管的质量比为1～2:1。

在一些实施例中，成膜助剂与碳纳米管的质量比为1～2:1；且成膜助剂选自聚硅氧烷树脂、氟树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚醚砜、聚芳酯、聚碳酸酯树脂、聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩醛、聚酰胺、聚酰亚胺、双丙烯酸酯树脂、纤维素树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯中的至少一种。

在一些实施例中，碳纳米管选自长度为50～400μm的碳纳米管；且成膜助剂选自聚硅氧烷树脂、氟树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚醚砜、聚芳酯、聚碳酸酯树脂、聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩醛、聚酰胺、聚酰亚胺、双丙烯酸酯树脂、纤维素树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯中的至少一种。

在一些实施例中，碳纳米管中，至少部分碳纳米管中含有含氧官能团；成膜助剂与碳纳米管的质量比为1～2:1。

在一些实施例中，碳纳米管中，至少部分碳纳米管中含有含氧官能团；成膜助剂选自聚硅氧烷树脂、氟树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚醚砜、聚芳酯、聚碳酸酯树脂、聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩醛、聚酰胺、聚酰亚胺、双丙烯酸酯树脂、纤维素树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯中的至少一种。

在一些实施例中，碳纳米管选自长度为50～400μm的碳纳米管；成膜助剂与碳纳米管的质量比为1～2:1；且成膜助剂选自聚硅氧烷树脂、氟树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚醚砜、聚芳酯、聚碳酸酯树脂、聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩醛、聚酰胺、聚酰亚胺、双丙烯酸酯树脂、纤维素树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯中的至少一种。

在一些实施例中，碳纳米管中，至少部分碳纳米管中含有含氧官能团；成膜助剂与碳纳米管的质量比为1～2:1；且成膜助剂选自聚硅氧烷树脂、氟树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚醚砜、聚芳酯、聚碳酸酯树脂、聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩醛、聚酰胺、聚酰亚胺、双丙烯酸酯树脂、纤维素树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯中的至少一种。

在一些实施例中，碳纳米管选自长度为50～400μm的碳纳米管；碳纳米管中，至少部分碳纳米管中含有含氧官能团；且成膜助剂选自聚硅氧烷树脂、氟树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚醚砜、聚芳酯、聚碳酸酯树脂、聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩醛、聚酰胺、聚酰亚胺、双丙烯酸酯树脂、纤维素树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯中的至少一种。

在一些实施例中，碳纳米管选自长度为50～400μm的碳纳米管；碳纳米管中，至少部分碳纳米管中含有含氧官能团；成膜助剂与碳纳米管的质量比为1～2:1。

在一些实施例中，碳纳米管选自长度为50～400μm的碳纳米管；碳纳米管中，至少部分碳纳米管中含有含氧官能团；成膜助剂与碳纳米管的质量比为1～2:1；且成膜助剂选自聚硅氧烷树脂、氟树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚醚砜、聚芳酯、聚碳酸酯树脂、聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩醛、聚酰胺、聚酰亚胺、双丙烯酸酯树脂、纤维素树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯中的至少一种。

下面结合具体实施例进行说明。

实施例1

一种碳纳米管透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

S11、在97.9mL水中添加2g聚丙烯酸，充分混合后，加入100mg酸化后的碳纳米管(CNT)，超声分散12h，得到碳纳米管分散液；其中，CNT的长度为100μm；

S12、将上述碳纳米管分散液在转速12000r/min的条件下离心90min，获得分层的碳纳米管分散液，取上清液，得到澄清的碳纳米管分散液；将澄清的碳纳米管分散液中在低速搅拌下加入100mg聚氨酯，得到碳纳米管成膜前液。

S13、取一块PET基底，设置刮刀和基底距离为20μm，将上述碳纳米管成膜前液刮涂在基底表面，在80℃下烘干，然后在浓硝酸中浸泡30min，随后取出用去离子水洗，烘干，得到碳纳米管透明导电薄膜。

实施例2

一种碳纳米管透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

S21、在97.95mL水中添加2g聚丙烯酸，充分混合后，加入50mg酸化后的CNT，超声分散12h，得到碳纳米管分散液；其中，CNT的长度为100μm；

S22、将上述碳纳米管分散液在转速12000r/min的条件下进行离心90min，获得分层的碳纳米管分散液，取上层清液，得到澄清的碳纳米管分散液；将澄清的碳纳米管分散液中在低速搅拌下加入100mg聚氨酯，得到碳纳米管成膜前液。

S23、取一块PET基底，设置刮刀和基底距离为20μm，将上述碳纳米管成膜前液刮涂在基底表面，在80℃下烘干，然后在浓硝酸中浸泡30min，随后取出用去离子水洗，烘干，得到碳纳米管透明导电薄膜。

实施例3

一种碳纳米管透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

S31、在96mL水中添加2g聚丙烯酸，充分混合后，加入1g酸化后的CNT，超声分散12h，得到碳纳米管分散液；其中，CNT的长度为100μm；

S32、将上述碳纳米管分散液在转速12000r/min的条件下进行离心90min，获得分层的碳纳米管分散液，取上层清液，得到澄清的碳纳米管分散液；将澄清的碳纳米管分散液中在低速搅拌下加入1g聚氨酯，得到碳纳米管成膜前液。

S33、取一块PET基底，设置刮刀和基底距离为20μm，将上述碳纳米管成膜前液刮涂在基底表面，在80℃下烘干，然后在浓硝酸中浸泡30min，随后取出用去离子水洗，烘干，得到碳纳米管透明导电薄膜。

实施例4

一种碳纳米管透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

S41、在97.9mL水中添加2g十二烷基硫酸钠，充分混合后，加入100mg酸化后的CNT，超声分散12h，得到碳纳米管分散液；其中，CNT的长度为100μm；

S42、将上述碳纳米管分散液在转速12000r/min的条件下离心90min，获得分层的碳纳米管分散液，取上层清液，得到澄清的碳纳米管分散液；将澄清的碳纳米管分散液中在低速搅拌下加入100mg聚氨酯，得到碳纳米管成膜前液。

S43、取一块PET基底，设置刮刀和基底距离为20μm，将上述碳纳米管成膜前液刮涂在基底表面，在80℃下烘干，然后在浓硝酸中浸泡30min，随后取出用去离子水洗，烘干，得到碳纳米管透明导电薄膜。

实施例5

一种碳纳米管透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

S51、在97.9mL水中添加2g羧甲基纤维素钠，充分混合后，加入100mg酸化后的CNT，超声分散12h，得到碳纳米管分散液；其中，CNT的长度为100μm；

S52、将上述碳纳米管分散液在转速12000r/min的条件下进行离心90min，获得分层的碳纳米管分散液，取上层清液，得到澄清的碳纳米管分散液；将澄清的碳纳米管分散液中在低速搅拌下加入100mg聚氨酯，得到碳纳米管成膜前液。

S53、取一块PET基底，设置刮刀和基底距离为20μm，将上述碳纳米管成膜前液刮涂在基底表面，在80℃下烘干，然后在浓硝酸中浸泡30min，随后取出用去离子水洗，烘干，得到碳纳米管透明导电薄膜。

实施例6

一种碳纳米管透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

S61、在97.9mL水中添加2g聚丙烯酸，充分混合后，加入100mg酸化后的碳纳米管(CNT)，超声分散12h，得到碳纳米管分散液；其中，CNT的长度为100μm；

S62、将上述碳纳米管分散液在转速12000r/min的条件下离心90min，获得分层的碳纳米管分散液，取上清液，得到澄清的碳纳米管分散液；将澄清的碳纳米管分散液中在低速搅拌下加入100mg聚醚砜，得到碳纳米管成膜前液。

S63、取一块PET基底，设置刮刀和基底距离为20μm，将上述碳纳米管成膜前液刮涂在基底表面，在80℃下烘干，然后在浓硝酸中浸泡30min，随后取出用去离子水洗，烘干，得到碳纳米管透明导电薄膜。

实施例7

一种碳纳米管透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

S71、在97.9mL水中添加2g聚丙烯酸，充分混合后，加入100mg酸化后的碳纳米管(CNT)，超声分散12h，得到碳纳米管分散液；其中，CNT的长度为100μm；

S72、将上述碳纳米管分散液在转速12000r/min的条件下离心90min，获得分层的碳纳米管分散液，取上清液，得到澄清的碳纳米管分散液；将澄清的碳纳米管分散液中在低速搅拌下加入100mg纤维素树脂，得到碳纳米管成膜前液。

S73、取一块PET基底，设置刮刀和基底距离为20μm，将上述碳纳米管成膜前液刮涂在基底表面，在80℃下烘干，然后在浓硝酸中浸泡30min，随后取出用去离子水洗，烘干，得到碳纳米管透明导电薄膜。

对比例1

一种碳纳米管透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

D11、在97.9mL水中添加2g聚丙烯酸，充分混合后，加入100mg酸化后的CNT，其中CNT的长度为20μm，采用超声进行分散12h,得到碳纳米管分散液；

D12、将上述碳纳米管分散液在转速12000r/min下进行离心90min，获得分层的碳纳米管分散液，取上层清液，得到澄清的碳纳米管分散液，将澄清的碳纳米管分散液中在低速搅拌下加入100mg聚氨酯,得到碳纳米管成膜前液。

D13、取一块PET基底，设置刮刀和基底距离为20μm，将上述碳纳米管成膜前液刮涂在基底表面，在80℃下烘干，然后在浓硝酸中浸泡30min，随后取出用去离子水洗，烘干，得到碳纳米管透明导电薄膜。

对比例2

一种碳纳米管透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

D21、在97.9mL水中添加2g聚丙烯酸，充分混合后，加入100mg酸化后的CNT，其中CNT的长度为100μm，采用超声进行分散12h,得到碳纳米管分散液。

D22、将上述碳纳米管分散液在转速12000r/min的条件下进行离心90min，获得分层的碳纳米管分散液，取上层清液，得到澄清的碳纳米管成膜前液(不经过成膜助剂的处理)。

D23、取一块PET基底，设置刮刀和基底距离为20μm，将上述碳纳米管成膜前液刮涂在基底表面，在80℃下烘干，然后在浓硝酸中浸泡30min，随后取出用去离子水洗，烘干，得到碳纳米管透明导电薄膜。

对比例3

一种碳纳米管透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

D31、在97.9mL水中添加2g聚丙烯酸，充分混合后，加入100mg酸化后的CNT，其中CNT的长度为20μm，采用超声进行分散12h,得到碳纳米管分散液；

D32、将上述碳纳米管分散液在转速12000r/min的条件下进行离心90min，获得分层的碳纳米管分散液，取上层清液，，得到澄清的碳纳米管成膜前液(不经过成膜助剂的处理)。

D33、取一块PET基底，设置刮刀和基底距离为20μm，将上述碳纳米管成膜前液刮涂在基底表面，在80℃下烘干，然后在浓硝酸中浸泡30min，随后取出用去离子水洗，烘干，得到碳纳米管透明导电薄膜。

对比例4

一种碳纳米管透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

D41、在97.9mL水中添加2g聚丙烯酸，充分混合后，加入100mg酸化后的碳纳米管(CNT)，超声分散12h，得到碳纳米管分散液；其中，CNT的长度为100μm；

D42、将上述碳纳米管分散液在低速搅拌下加入100mg聚氨酯，得到碳纳米管成膜前液。

D43、取一块PET基底，设置刮刀和基底距离为20μm，将上述碳纳米管成膜前液刮涂在基底表面，在80℃下烘干，然后在浓硝酸中浸泡30min，随后取出用去离子水洗，烘干，得到碳纳米管透明导电薄膜。

将实施例1-7、对比例1-4制备的碳纳米管透明导电薄膜进行性能测试，测试指标包括薄膜电阻和透光率，测试方法为：

(1)面电阻测试：使用四探针法对薄膜的面电阻进行测试；

(2)透光率测试：采用UV1901紫外可见分光光度计对薄膜的透光率进行测试分析(波长为550nm)。

测试结果如下表1所示。

表1

结合上表1，对比分析实施例1-7。碳纳米管分散液中，碳纳米管的含量为0.05～1％时，得到的碳纳米管薄膜的薄膜电阻在50～120Ω/sq范围内，透光率在85％～92％之间，可见，采用本申请实施例提供的制备方法得到的碳纳米管薄膜，兼具良好的导电性和透光性。

对比分析实施例1和对比例1，发现：在碳纳米管含量相同的情况下，添加同样含量且同种类型成膜助剂，当碳纳米管的长度较小时，得到的碳纳米管薄膜的薄膜电阻明显增加。可见，在含有成膜助剂的情况下，添加长度较大的碳纳米管有利于提高碳纳米管薄膜的导电性能。

对比分析对比例2和实施例1，发现：在碳纳米管含量相同、且碳纳米管长度相同的情况下，在碳纳米管离心上清液中添加成膜助剂后制备得到的碳纳米管薄膜的薄膜电阻，明显低于直接以碳纳米管离心上清液成膜得到的碳纳米管薄膜的薄膜电阻。可见，成膜助剂有利于提高碳纳米管薄膜的导电性。

对比分析对比例2和对比例3，发现：同样在碳纳米管离心上清液中不添加成膜助剂的情况下，对比例3提供的碳纳米管的长度较小，由此得到的碳纳米管透明导电薄膜的薄膜电阻进一步增加。

对比分析实施例1和对比例4，发现：在其他工艺步骤相同的情况下，没有进行离心处理的对比例4，得到的碳纳米管薄膜的薄膜电阻明显增加，同时，透光率降低。可见，将得到的碳纳米管分散液进行离心处理，有利于提高碳纳米管薄膜的导电性和透光性。

综上，从表1中可以得出：采用长度更大的碳纳米管和成膜助剂，碳纳米管分散液进行离心处理，均有利于提高碳纳米管透明导电薄膜的导电性能，同时在碳纳米管制备过程中，各条件的平衡和互相作用，使最终的碳纳米管透明导电薄膜具有较低的电阻和较高的透明性，适合应用于触摸屏、显示器、太阳能电池等领域中。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种碳纳米管透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将碳纳米管分散在含有分散剂的溶剂中，制备碳纳米管分散液；

将所述碳纳米管分散液进行离心处理，取上清液；

在所述上清液中添加成膜助剂并混合处理，得到碳纳米管溶液，其中，所述成膜助剂选自透明且具有导电性的成膜助剂；

将所述碳纳米管溶液沉积在基板上，干燥后清洗处理，制备得到碳纳米管透明导电薄膜。

2.根据权利要求1所述的碳纳米管透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管选自长度为50～400μm的碳纳米管；或

所述碳纳米管的长度为50～400μm；且所述碳纳米管分散液中，所述碳纳米管的质量百分含量为0.05～1％。

3.根据权利要求1所述的碳纳米管透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述成膜助剂选自透明聚合物树脂，且所述透明聚合物树脂中同时含有亲水段和疏水段；或

所述成膜助剂选自同时含有亲水段和疏水段的透明聚合物树脂；且所述碳纳米管溶液中，所述成膜助剂的质量百分含量为0.1～1％。

4.根据权利要求3所述的碳纳米管透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述成膜助剂选自聚硅氧烷树脂、氟树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚醚砜、聚芳酯、聚碳酸酯树脂、聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩醛、聚酰胺、聚酰亚胺、双丙烯酸酯树脂、纤维素树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯中的至少一种。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的碳纳米管透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管溶液中，所述成膜助剂与所述碳纳米管的质量比为1～2:1。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的碳纳米管透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管为经酸化处理的碳纳米管；和/或

将碳纳米管分散在含有分散剂的溶剂中的步骤之后，还包括进行超声分散，得到所述碳纳米管分散液；和/或

所述碳纳米管分散液中，所述分散剂的重量百分含量为2～10％。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的碳纳米管透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述离心处理的转速为8000～16000r/min，离心时间为60～120min，离心次数为1～2次；和/或

所述混合处理采用低速搅拌的方式，且所述低速搅拌的转速为600-1000r/min；和/或

所述清洗处理的方法为：依次采用强酸和水，对得到的薄膜进行清洗。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的碳纳米管透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

在含有分散剂的水中添加经酸化处理的碳纳米管，超声分散，制备碳纳米管分散液；

将所述碳纳米管分散液进行离心处理，取上清液；在转速为600-1000r/min的搅拌条件下，在所述上清液中添加成膜助剂，得到碳纳米管溶液；

将所述碳纳米管溶液沉积在基板上，干燥后，依次采用强酸和水对得到的薄膜进行清洗，去除所述分散剂，再次干燥后，得到所述碳纳米管透明导电薄膜。

9.一种碳纳米管透明导电薄膜，其特征在于，包括碳纳米管和成膜助剂，其中，所述成膜助剂选自透明聚合物树脂，且所述透明聚合物树脂中同时含有亲水段和疏水段。

10.根据权利要求9所述的碳纳米管透明导电薄膜，其特征在于，所述碳纳米管选自长度为50～400μm的碳纳米管；和/或

所述碳纳米管中，至少部分所述碳纳米管中含有含氧官能团；和/或

所述成膜助剂与所述碳纳米管的质量比为1～2:1；和/或

所述成膜助剂选自聚硅氧烷树脂、氟树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚醚砜、聚芳酯、聚碳酸酯树脂、聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩醛、聚酰胺、聚酰亚胺、双丙烯酸酯树脂、纤维素树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯中的至少一种。