CN112927862B - 一种高性能大面积柔性透明电极及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高性能大面积柔性透明电极及其制备方法和应用。具体步骤为：1)利用电场驱动喷射微纳3D打印技术，以金属纳米浆料为打印材料，在打印衬底上通过微纳3D多层打印的方式打印出金属图案化结构，然后将金属图案化结构进行固化烧结处理；2)PDMS凹模的转印；3)UV光刻胶凸模的转印；4)复合软模具的制备；5)嵌入式柔性透明导电薄膜的制备。实现了直径尺寸10‑15μm，高宽比0.5～4.0的微结构制造，可制得高透光率、低方阻的透明电极结构。

Description

一种高性能大面积柔性透明电极及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于透明电极制造技术领域，具体涉及一种高性能大面积柔性透明电极及其制备方法和应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

透明电极是一种既能导电又在可见光范围内具有高透光率的光电子器件之一，由于其优异的光学透过性，导电性，灵活性和稳定性，在触摸屏，透明显示器，可穿戴设备，柔性薄膜太阳能电池，电磁干扰屏蔽窗，电子纸以及透明电加热等诸多领域有着广泛的应用。

现如今，电子产品向轻薄化、微型化、智能化的发展已经成为了当前电子工业发展的主要趋势，其中电极结构的制造是改进和提高电子产品性能和品质的首要条件，尤其是在电子信息、功能电子等领域起着决定性的作用。目前，以氧化铟锡(ITO)为代表的透明导电氧化物仍为最主要的透明导电膜材料，它具有均衡的光学透过率和优异的导电性，然而，由于ITO的脆性以及铟储量日益减少等问题大大限制了其在柔性透明电极的应用。近年来，开发的新型透明导电膜材料主要还有碳基材料(石墨烯、碳纳米管等)、金属纳米线(金、银、铜纳米线等)、导电高分子聚合物(PEDOT：PSS等)、金属网格及复合透明导电膜等。石墨烯，碳纳米管，导电高分子聚合物具有良好的柔韧性和稳定性，近年来得到了广泛的研究，由于这些导电材料天然导电性较差，因此，限制了其在光电子器件的进一步发展。金属纳米线和金属网格具有优异的机械柔韧性和光电性能，是目前最有前途的透明电极材料。然而，金属纳米线存在表面粗糙度差、与衬底的附着力差、稳定性差等问题。金属网格材料具有良好的柔韧性，优异的光电性能(高透光率、低方阻)，特别是仅仅通过简单地改变金属网格的线宽，周期，纵横比，形状和排列方式，便可以有效调控透明电极高透光率与低方阻之间的矛盾。另外，嵌入式金属网格较浮雕型金属网格具有更为优越的综合性能(具有更为优越的表面粗糙度，抗黏附，抗弯折疲劳及腐蚀等特性)。但是，目前嵌入式金属网格制造技术存在着两项关键技术瓶颈：一是嵌入式金属网格母模具的制造主要基于黄光制程等工序，工艺复杂，成本较高；二是大面积超大高(深)宽比微模具制造困难，嵌入式金属网格性能提高受限。

目前，嵌入式金属网格电极结构的制作方法主要为基于黄光制程工序，电镀或化学镀技术，印刷技术(喷墨打印，电喷印，凹版印刷等)，模塑技术，压印技术(紫外压印，热压印)及转印技术等技术的复合制造技术，基于黄光制程，电镀及纳米压印技术可制造出高性能的嵌入式金属网格柔性透明电极，但黄光制程工序繁琐，金属网格模板制造成本较高，大面积及大高宽比模具制造难以实现(微纳尺度模具的制造技术诸如干涉光刻、电子束光刻等所能制造的母模具尺寸受限(无拼接模具尺寸一般低于8in，1in＝2.54cm)，8英寸以上的无拼接母模具的制造目前还难以实现，并且模具制造成本极高)；基于印刷技术、模塑或压印技术的复合制造工艺虽然能够避免黄光制程工艺，但目前的印刷技术难以实现大高宽比嵌入式金属网格柔性透明电极的批量化制造，制造效率较低(喷墨打印技术打印材料粘度受限，难以制造高性能金属网格；电喷印技术难以实现多喷头喷印，喷印效率较低；凹版印刷技术可大面积印刷，但无法印刷大高宽比金属网格结构。)。尽管通过纳米压印和刮涂相结合的方法可实现嵌入金属网柔性透明导电膜的制造，具有效率高、一致性好等优点，但设备昂贵，对纳米导电油墨的要求严格(金属含量、表面张力、烧结温度等)，而且很难实现大宽比金属网格结构的制造(难以填充导电油墨，在压印大面积和大宽比结构时难以脱模，容易造成模具和压印特征损坏)。微转印(正性转印、负性转印、印刷转印)方法虽然工艺过程简单，操作方便，但是转印材料受限，尤其是印刷转印技术，需要多次进行转印，转印效率相对较低，喷墨打印及电喷印难以实现高金属含量以及大高宽比微结构的打印。综上所述，高性能嵌入式金属网格(大高宽比、高分辨率、高透光率、低方阻)低成本、批量化制造技术仍然难以实现。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种高性能大面积柔性透明电极及其制备方法和应用。提供一种具有嵌入式金属网格的大面积高性能透明电极及其制备方法和应用，能够满足光电子器件低方阻、高分辨率的要求，制备的电极结构具有良好的光学特性与电学特性，为光电子器件的制造提供一种解决方案。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种高性能大面积柔性透明电极的制备方法，具体步骤为：

1)利用电场驱动喷射微纳3D打印技术，以金属纳米浆料为打印材料，在打印衬底上通过微纳3D打印出金属图案化结构(牺牲层结构)，然后将金属图案化结构进行固化烧结处理；

2)在金属图案化结构的基础上，进行PDMS凹模的转印；

3)以PDMS凹模为母模具，采用辊对平工艺将带有涂覆UV光刻胶的PET与PDMS凹模紧密的结合并且进行UV固化，转印脱模，得到凸模模具；

4)对得到的凸模模具为母模具进行抗粘附处理、涂覆PDMS、预固化、涂覆偶联剂再固化，脱模后，得到微结构软模具(PET-PDMS复合模具或复合软模具)；

5)在微结构软模具的凹槽中，采用刮涂工艺将纳米银浆填充到凹槽中作为导电种子层，然后利用电镀工艺在凹槽中电镀出电极结构，烧结处理后得到柔性透明导电薄膜。

实现了直径尺寸10-15μm，高宽比0.5～4.0的微结构制造，可制得高透光率、低方阻的透明电极结构。

通过微纳3D多层打印的方式，打印出超细、大高宽比的金属图案化结构。然后通过固化烧结得到表面粗糙度好、高分辨率、大高宽比的金属图案化结构。

通过PDMS凹模的转印，得到凹模结构，然后通过UV光刻胶凸模的转印，得到可以重复使用的超细大高宽比凸模模具。

然后通过对凸模模具的处理得到复合软模具(微结构软模具)，然后经过导电种子层的填充电镀工艺，得到柔性透明导电薄膜。

以金属浆料为打印材料，结合电场驱动喷射微纳3D打印技术，通过多层打印的方式打印出超细、大高宽比的图案化结构，经过二次转印翻模的方式实现了可重复使用的微纳尺度的微模具结构快速低成本的制造。

本发明旨在提供一种嵌具有嵌入式、大高宽比金属网格的大面积高性能透明电极及其制备方法和应用，在软模具制造上首先是利用电场驱动喷射微纳3D打印技术，通过多层打印的方式打印出超细、大高宽比的图案化结构，打印的超细、大高宽比微结构在经过PDMS凹模转印后部分结构会导致脱落，不利于重复使用，之所以经过二次转印目的是获得可以重复使用的超细、大高宽比凸模模具，降低成本。相比于现有的平面热压印等方法，该工艺方法具有的优势为：解决了嵌入式金属网格电极结构的制作方法，加工环境苛刻的问题，本发明的加工环境要求比较简单，容易实现；解决了制备高分辨、大高宽比电极结构，需要多次转印等问题；解决了制备大宽比金属网格结构中，难以填充导电油墨，在压印大面积和大宽比结构时难以脱模，容易造成模具和压印特征损坏等问题。

在本发明的一些实施方式中，打印衬底包括普通玻璃、硅片等硬质衬底。

在本发明的一些实施方式中，图案化结构为线栅结构、网栅结构、菱形结构、六边形结构或者其它不规则图形结构。

在本发明的一些实施方式中，金属导电浆料为纳米银浆、纳米铜浆、导电墨水、金属纳米线等中的一种或者几种。

在本发明的一些实施方式中，步骤1)中固化烧结的温度为130-140℃，时间为30-40分钟。通过固化烧结获得表面粗糙度好、高分辨率、大高宽比的金属图案化结构。

在本发明的一些实施方式中，步骤2)PDMS凹模的转印的具体方法为：在金属图案化结构的表面涂覆PDMS材料，进行真空加热固化，再采用“揭开式”脱模的方式，将固化后的PDMS凹模与衬底分离。

可选的，固化的温度为80-90℃，固化的时间为30-50min；优选为40min。

真空加热固化处理的原因是，防止气泡产生。

在本发明的一些实施方式中，步骤2)中转印脱模后，进行牺牲层的清理，清理的方法为：在玻璃衬底上涂覆光刻胶，然后将PDMS凹模覆盖在涂覆光刻胶的玻璃衬底上，然后将整体在UV固化机中进行固化成型，脱模，将牺牲层从PDMS凹模中脱出。

可选的，固化成型的时间为0.5-1.5min。

在本发明的一些实施方式中，步骤3)中固化的时间为1.5-2.5min。通过步骤3)UV光刻胶凸模的转印过程，得到可以重复使用的模具。

在本发明的一些实施方式中，步骤4)的具体过程为：对母模具进行抗粘附处理，然后在母模具的表面涂覆PDMS，预固化，在PET层的表面涂覆偶联剂得到PET薄膜，然后将PET薄膜贴合在PDMS上，进行真空加热固化，然后采用“揭开式”脱模的方式将PET-PDMS复合模具从木模板上脱离。复合软模具的制备过程有利于获得超细、大高宽比的微结构软模具。

可选的，步骤4)中，涂覆PDMS的厚度为1.2-1.8mm。

可选的，步骤4)中，预固化的温度为80-90℃，固化的时间为30-45min。

可选的，步骤4)中，PET支撑膜层的厚度为1.2-1.8mm。

可选的，步骤4)中真空加热固化的温度为50-70℃，固化的时间为0.8-1.2h。

在本发明的一些实施方式中，步骤4)得到的复合软模具进行清洁处理，采用超声处理的方法；可选的，超声处理的时间为20-30min。

在本发明的一些实施方式中，步骤5)中烧结处理的温度为130-140℃，烧结的时间为25-35min。

在本发明的一些实施方式中，步骤5)中电镀溶液的成分为氨基磺酸镍90-110g/L，氯化镍9-11g/L，硼酸25-35g/L，十二烷基硫酸钠0.08-0.12g/L。

第二方面，上述制备方法得到的高性能大面积柔性透明电极，线宽小于15μm，高宽比为0.5～4。

第三方面，上述的高性能大面积柔性透明电极在柔性薄膜太阳能电池、电磁干扰屏蔽窗、电子纸以及透明电加热等领域中的应用。

本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：

提供了一种超细、大高宽比微模具的制造方法，实现了直径尺寸10-15μm，高宽比0.5～4.0的微结构制造，可制得高透光率、低方阻的透明电极结构，具有定制化及批量化生产的优势。

(1)采用电场驱动喷射微3D打印金属浆料制造微模具，相比于传统光刻等工艺制造的微模具，不仅具有容易成型大面积及大高宽比微模具的优势，而且整个工艺过程成本较低，工艺步骤简单(主要工艺步骤仅有1步)，材料利用率几乎为100％。

(2)采用电场驱动喷射微3D打印金属浆料制造微模具，相比于3D微打印热塑性聚合物作为微模具，本发明打印的金属网格具有易于成型大高宽比及超细微结构、图形交叉点处无悬空搭接等优势。相比于高精度的微纳3D打印技术，如双光子聚合3D打印技术而言，具有大面积微模具制造能力且成本较低等优势。

(3)采用3D打印的金属网格作为母模板，翻制模具并结合电镀工艺进行嵌入式金属网格透明电极的批量化制造，相比于采用喷墨打印、电喷印等技术与模塑技术的复合工艺(打印的金属网格采用模塑工艺直接嵌入到柔性衬底，打印金属网格的效率低下直接限制了批量化生产能力)，具有高性能嵌入式金属网格柔性透明电极批量化制造的优势。

(4)转印的不同图案化的微结构UV光刻胶凸模可进行重复翻模使用，相比于PDMS等软模具具有较高的使用寿命，节约了模具制造时间及成本。同时，亦可根据不同的实际需求来转印不同的图案化模具。

本发明提供的超细、大高宽比微模具为柔性透明导电薄膜、透明电极、柔性印刷电路、传感器等光电设备提供了一种全新的解决方案。

整个制造过程工艺操作简单，效率高，对设备环境要求低，可低成本、批量化的制造生产。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例1利用电场驱动喷射微纳3D打印技术打印的超细、大高宽比线栅与网栅微结构的SEM图，其中(a)、(b)为线栅结构SEM图，(c)、(d)为网栅结构SEM图；

图2为本发明制造超细、大高宽比微结构模具示意图；

图3为本发明制造嵌入式柔性透明电极的步骤示意图；

图4为实施例1得到的PDMS-PET复合软模具截面微观图；

图5为实施例1得到的嵌入式电极的微观形貌。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。下面结合实施例对本发明进一步说明

实施例1

本实施例以纳米导电银浆(NT-ST20E)为打印材料，首先，利用电场驱动喷射微纳3D打印技术，通过多层打印的方式打印出超细、大高宽比的线栅结构作为牺牲层，并对其进行固化烧结处理；然后，在牺牲层结构上转印出相应的PDMS凹模结构；之后，以UV光刻胶为转印材料，转印出相应的凸模结构作为母模具，并且将母模具上的结构转印至PDMS-PET复合模具上形成超细、大高宽比的软模具；最后，采用电镀工艺将电极结构填满整个凹槽，并且作进一步导电处理，最终得到嵌入式、高性能的柔性透明导电薄膜。

本实施列一种超细、大高宽比的嵌入式柔性透明导电薄膜制造的工艺步骤具体如下：

如图2所示，步骤1：打印衬底的预处理；

选择玻璃为打印衬底，并对打印衬底进行清洁处理，首先用乙醇和丙酮对打印衬底分别超声处理5min，超声处理完毕，采用去离子水冲洗，在处理完后的打印衬底表面作疏水处理，降低打印材料与打印衬底间的流动性，提高打印结构的高宽比。

步骤2：打印牺牲层结构；

以纳米导电银浆(NT-ST20E)为打印材料，根据设计好的线栅图形结构，利用电场驱动喷射微纳3D打印技术，通过微纳3D多层打印的方式，如图1所示，打印出超细、大高宽比线栅结构，线栅结构面积为80mm×80mm，线宽10μm，高宽比为3，线栅周期1000μm。

步骤3：牺牲层结构的固化处理；

将步骤2中打印的线栅结构进行固化烧结处理，固化温度135℃，固化时间30～40min，获得表面粗糙度良好、分辨率高的大高宽比的线栅结构；

步骤4：PDMS凹模的转印；

优选的，以步骤3获得的线栅结构结构为牺牲层，将液态的聚二甲基硅氧烷PDMS材料采用刮膜机均匀的涂覆在线栅微结构图案上，厚度2mm左右，并在真空条件之下进行加热固化，固化温度90℃，固化时间40min，待液态聚二甲基硅氧烷PDMS完全固化之后，采用“揭开式”脱模的方式将PDMS从母板模具上脱离，选取的液态聚二甲基硅氧烷PDMS为DowCorning公司的Sylgard 184；

进一步的，对于残留在PDMS凹模里面的牺牲层采用UV辅助转印的方式将其清理：首先，在玻璃衬底上旋涂一层阳离子型光刻胶；然后，将PDMS凹模覆盖在涂有光刻胶的玻璃衬底上；之后，在UV固化机中进行固化成型，固化时间为1min，由于光刻胶对牺牲层导线的粘附力大于PDMS凹模之间的粘附力；最后，通过“揭开式”脱模的方式，将牺牲层中残留的结构从PDMS凹模中“拉拽”出来。

步骤5：UV光刻胶凸模的转印；

优选的，以步骤4中获得的PDMS软模具为母模具(凹模)，采用辊对辊工艺将带有涂覆UV光刻胶的PET与PDMS凹模紧密的结合，并且在UV固化机中进行UV固化成型，固化时间为2min，待光刻胶固化完全之后，采用“揭开式”脱模方式进行脱模处理，得到可以重复使用的线栅微结构模具。

步骤6：软模具的制造；

优选的，以步骤5中获得的线栅结构为母模具(凸模)，首先，对母模具进行抗粘附处理；然后，将液态聚二甲基硅氧烷PDMS均匀地涂覆在母模具上，厚度为1.5mm，选取液态的聚二甲基硅氧烷PDMS为Dow Corning公司的Sylgard 184；之后，将涂有液态聚二甲基硅氧烷PDMS的母模在真空条件下进行预固化，固化温度为90℃，固化时间为40min，以厚度为1.5mm的PET薄膜作为支撑层，在PET薄膜上旋涂一层偶联剂(KH570)，之后贴合在预固化之后的PDMS之上，放置在真空干燥箱中加热固化，60℃固化1个小时，确保PET支撑层与PDMS紧密结合；最后，采用“揭开式”脱模的方式将PDMS-PET复合模具从母板模具上脱离，获得超细、大高宽比的线栅结构软模具。

步骤6得到的复合软模具的截面微观图，可以看到利用该方法制造的复合软模具具备大高宽比的截面形状结构，相比其他方法制造大高宽比结构，该方法仅仅通过打印、转印的步骤，整个过程更简单便捷，效率更高，环境友好。

步骤7：软模具的清洁后处理；

将步骤6中获得软模具置于去离子水中，并且进行超声处理20～30min，去除残留在模具中其他杂质，获得相应的超细、大高宽比线栅结构软模具。

步骤8：嵌入式柔性透明导电薄膜的制作

如图3所示，首先，在得到的PDMS-PET复合软模具中的凹槽中，采用刮涂工艺将纳米银墨水填充到复合模具的凹槽之中作为导电种子层；然后，采用电镀工艺将电极结构填满整个凹槽，并且对导电结构作进一步的清洁以及烧结后处理，去离子水冲洗10-15min，135℃固化烧结30min；最终得到光电性能优越的嵌入式柔性透明导电薄膜，利计(AT516)测得其电阻为0.5Ω/sq，利用紫外可见分光光度计测得(UV-6100)在可见光波段(550nm处)的透光率为95％以上。

如图5所示，步骤8得到的嵌入式金属网格电极的微观形貌，所制造的嵌入式金属网格电极具有良好的形貌特征，一致性好；结合图4复合软模具的截面看，利用该工艺方法制造的嵌入式金属网格电极能够完全填充到复合软模具的凹槽之中，真正实现了大高宽比的嵌入式电极的制造。

实施例2

本实施例以纳米导电银浆(NT-ST20E)为打印材料，首先，利用电场驱动喷射微纳3D打印技术，通过多层打印的方式打印出超细、大高宽比的网栅结构作为牺牲层，并对其进行固化烧结处理；然后，在牺牲层结构上转印出相应的PDMS凹模结构；之后，以UV光刻胶为转印材料，转印出相应的凸模结构作为母模具，并且将母模具上的结构转印至PDMS-PET复合模具上形成超细、大高宽比的软模具；最后，采用电镀工艺将电极结构填满整个凹槽，并且作进一步导电处理，最终得到嵌入式、高性能的柔性透明导电薄膜。

本实施列一种超细、大高宽比的嵌入式柔性透明导电薄膜制造的工艺步骤具体如下：

步骤1：打印衬底的预处理；

选择玻璃为打印衬底，并对打印衬底进行清洁处理，首先用乙醇和丙酮对打印衬底分别超声处理5min，超声处理完毕，采用去离子水冲洗，在处理完后的打印衬底表面作疏水处理，降低打印材料于打印衬底的流动性，提高打印结构的高宽比。

步骤2：打印牺牲层结构；

以纳米导电银浆(NT-ST20E)为打印材料，根据设计好的网栅图形结构，利用电场驱动喷射微纳3D打印技术，通过微纳3D多层打印的方式，打印出超细、大高宽比网栅结构，网栅结构面积为100mm×100mm，线宽10μm，高宽比2.5，网栅栅周期1000μm。

步骤3：牺牲层图案化结构的固化处理；

将步骤2中打印的网栅结构进行固化烧结处理，固化温度135℃，固化时间30～40min，获得表面粗糙度好、分辨率高的大高宽比的网栅结构；

步骤4：PDMS凹模的转印；

优选的，以步骤3获得的网栅结构结构为牺牲层，将液态的聚二甲基硅氧烷PDMS材料均匀的涂覆在网栅微结构图案上，厚度2mm左右，并在真空条件之下进行加热固化，固化温度90℃，固化时间40min，待液态聚二甲基硅氧烷PDMS完全固化之后，采用“揭开式”脱模的方式将PDMS从母板模具上脱离，选取的液态聚二甲基硅氧烷PDMS为Dow Corning公司的Sylgard 184；

进一步的，对于残留在PDMS凹模里面的牺牲层采用UV辅助转印的方式将其清理出：首先，在玻璃衬底上旋涂一层阳离子型光刻胶；然后，将PDMS凹模覆盖在涂有光刻胶的玻璃衬底上；之后，在UV固化机中进行固化成型，固化时间为1min，由于光刻胶对牺牲层导线的粘附力大于PDMS凹模之间的粘附力；最后，通过“揭开式”脱模的方式，将牺牲层中残留的结构从PDMS凹模中“拉拽”出来。

步骤5：UV光刻胶凸模的转印；

优选的，以步骤4中获得的PDMS软模具为母模具(凹模)，采用辊对辊工艺将带有涂覆UV光刻胶的PET与PDMS凹模紧密的结合，并且在UV固化机中进行UV固化成型，固化时间为2min，待光刻胶固化完全之后，采用“揭开式”脱模方式进行脱模处理，得到可以重复使用的网栅微结构模具。

步骤6：软模具的制造；

优选的，以步骤5中获得的网栅结构为母模具(凸模)，首先，对母模具进行抗粘附处理；然后，将液态的聚二甲基硅氧烷PDMS均匀地涂覆在母模具上，厚度为1.5mm，选取液态的聚二甲基硅氧烷PDMS为Dow Corning公司的Sylgard 184；之后，将涂有液态聚二甲基硅氧烷PDMS的母模在真空条件下进行预固化，固化温度为90℃，固化时间为40min，以厚度为1.5mmd的PET薄膜作为支撑层，在PET薄膜上旋涂一层偶联剂(KH570)，之后贴合在预固化之后的PDMS之上，放置在真空干燥箱中加热固化，60℃固化1个小时，确保PET支撑层与PDMS紧密结合；最后，采用“揭开式”脱模的方式将PDMS-PET复合模具从母板模具上脱离，获得超细、大高宽比的网栅结构软模具。

步骤7：软模具的清洁后处理；

将步骤6中获得软模具置于去离子水中，并且进行超声处理20～30min，去除残留在模具中其他杂质，获得相应的超细、大高宽比网栅结构软模具。

步骤8：嵌入式柔性透明导电薄膜的制作

首先，在得到的PDMS-PET复合软模具中的凹槽中，采用采用刮涂工艺将纳米银浆填充到复合模具的凹槽之中作为导电种子层，然后，然后，采用电镀工艺将电极结构填满整个凹槽，并且对导电结构作进一步的清洁以及烧结后处理，去离子水冲洗10-15min，135℃固化烧结30min；最终得到光电性能优越的嵌入式柔性透明导电薄膜，利用毫欧计(AT516)测得其电阻为0.2Ω/sq，利用紫外可见分光光度计测得(UV-6100)在可见光波段(550nm处)的透光率为90％以上。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种高性能大面积柔性透明电极的制备方法，其特征在于：具体步骤为：

1)利用电场驱动喷射微纳3D打印技术，以金属纳米浆料为打印材料，在打印衬底上通过微纳3D打印出金属图案化结构，然后将金属图案化结构进行固化烧结处理；

2)在金属图案化结构的基础上，进行PDMS凹模的转印；

3)以PDMS凹模为母模具，采用辊对平工艺将带有涂覆UV光刻胶的PET与PDMS凹模紧密的结合并且进行UV固化，转印脱模，得到凸模模具；

4)对得到的凸模模具为母模具进行抗粘附处理、涂覆PDMS、预固化、涂覆偶联剂再固化，脱模后，得到微结构软模具；

5)在微结构软模具的凹槽中，采用刮涂工艺将纳米银浆填充到凹槽中作为导电种子层，然后利用电镀工艺在凹槽中电镀出电极结构，烧结处理后得到柔性透明导电薄膜。

2.如权利要求1所述的高性能大面积柔性透明电极的制备方法，其特征在于：打印衬底包括普通玻璃、硅片硬质衬底；

或，图案化结构为线栅结构、网栅结构、菱形结构、六边形结构或者其它不规则图形结构；

或，金属导电浆料为纳米银浆、纳米铜浆、导电墨水、金属纳米线中的一种或者几种。

3.如权利要求1所述的高性能大面积柔性透明电极的制备方法，其特征在于：步骤1)中固化烧结的温度为130-140℃，时间为30-40分钟。

4.如权利要求1所述的高性能大面积柔性透明电极的制备方法，其特征在于：步骤2)PDMS凹模的转印的具体方法为：在金属图案化结构的表面涂覆PDMS材料，进行真空加热固化，再采用“揭开式”脱模的方式，将固化后的PDMS凹模与衬底分离。

5.如权利要求4所述的高性能大面积柔性透明电极的制备方法，其特征在于：固化的温度为80-90℃，固化的时间为30-50min。

6.如权利要求4所述的高性能大面积柔性透明电极的制备方法，其特征在于：固化的时间为40min。

7.如权利要求1所述的高性能大面积柔性透明电极的制备方法，其特征在于：步骤2)中转印脱模后，进行牺牲层的清理，清理的方法为：在玻璃衬底上涂覆光刻胶，然后将PDMS凹模覆盖在涂覆光刻胶的玻璃衬底上，然后将整体在UV固化机中进行固化成型，脱模，将牺牲层从PDMS凹模中脱出。

8.如权利要求7所述的高性能大面积柔性透明电极的制备方法，其特征在于：固化成型的时间为0.5-1.5min。

9.如权利要求1所述的高性能大面积柔性透明电极的制备方法，其特征在于：步骤3)中固化的时间为1.5-2.5min。

10.如权利要求7所述的高性能大面积柔性透明电极的制备方法，其特征在于：步骤4)的具体过程为：对母模具进行抗粘附处理，然后在母模具的表面涂覆PDMS，预固化，在PET层的表面涂覆偶联剂得到PET薄膜，然后将PET薄膜贴合在PDMS上，进行真空加热固化，然后采用“揭开式”脱模的方式将PET-PDMS复合模具从木模板上脱离。

11.如权利要求10所述的高性能大面积柔性透明电极的制备方法，其特征在于：步骤4)中，涂覆PDMS的厚度为1.2-1.8mm。

12.如权利要求10所述的高性能大面积柔性透明电极的制备方法，其特征在于：步骤4)中，预固化的温度为80-90℃，固化的时间为30-45min。

13.如权利要求10所述的高性能大面积柔性透明电极的制备方法，其特征在于：步骤4)中，PET支撑膜层的厚度为1.2-1.8mm。

14.如权利要求10所述的高性能大面积柔性透明电极的制备方法，其特征在于：步骤4)中真空加热固化的温度为50-70℃，固化的时间为0.8-1.2h。

15.如权利要求1所述的高性能大面积柔性透明电极的制备方法，其特征在于：步骤4)得到的复合软模具进行清洁处理，采用超声处理的方法；

或，步骤5)中烧结处理的温度为130-140℃，烧结的时间为25-35min；

或，步骤5)中电镀溶液的成分为氨基磺酸镍90-110g/L，氯化镍9-11g/L，硼酸25-35g/L，十二烷基硫酸钠0.08-0.12g/L。

16.如权利要求15所述的高性能大面积柔性透明电极的制备方法，其特征在于：步骤4)中超声处理的时间为20-30min。

17.权利要求1-16任一所述的制备方法得到的高性能大面积柔性透明电极，其特征在于：线宽小于15μm，高宽比为0.5～4，电阻为小于0.5Ω/sq，透光率大于等于90％。

18.权利要求17所述的高性能大面积柔性透明电极在柔性薄膜太阳能电池、电磁干扰屏蔽窗、电子纸以及透明电加热领域中的应用。

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