CN113284669B - 一种透明导电薄膜及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于有机光电子技术领域，具体涉及一种透明导电薄膜及其制备方法和应用。本发明以水性丙烯酸乳液与乙醇为原料，在基底上制备具有随机裂缝的掩膜层，在所述掩膜层上进行金属沉积，之后除去掩膜层，得到透明导电薄膜，该种透明导电薄膜不存在节点电阻的影响，并且透光率高，导电性、机械性能较好，能够应用于OLED透明阳极、太阳能电池、超级电容器和传感器中。

Description

一种透明导电薄膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于有机光电子技术领域，具体涉及一种透明导电薄膜及其制备方法和应用。
背景技术
柔性透明导电薄膜是有机发光二极管、太阳能电池等新型光电器件中的关键组成部分之一。氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)作为传统的导电薄膜，在透明导电薄膜市场中占有很大的比重。但是，目前光电子器件逐渐向大尺寸、轻薄、柔性、可拉伸、低成本等方向发展，新一代的光电设备不支持ITO的使用，且铟属于稀有金属，地球储量极为有限，随着多年的开采以及需求量的不断增加，使得铟元素价格持续走高，因此，ITO正在逐渐退出市场。而且在柔性光电器件的应用中，ITO电极具有高脆性，在中等的机械应力下容易开裂，导致电导率下降和器件性能退化。另外ITO具有显著的光反射特性和在波导模式下捕获光的倾向，若要制备大面积的OLED其导电性能也需要提高。
为了克服ITO的缺陷，研究者们研制出很多具有良好光电性能的ITO 替代品，如石墨烯透明导电薄膜、碳纳米管、金属纳米网格等。其中单层石墨烯在可见光波段具有较高的载流子迁移率以及高透光率，被认为是制备透明导电薄膜的理想材料，尽管目前石墨烯透明导电薄膜可以通过CVD法大面积制备，但其成本比较昂贵。碳纳米管可以看作由石墨烯片层卷曲而成的圆柱，同样具有优异的光电性能、热学性能和机械稳定性，但目前工业上仍无法大规模生产长度和直径可控的、高纯度的单壁碳纳米管。金属纳米网格比ITO表现出更好的导电和透光平衡性，同时显示出优越的机械灵活性和耐久性，且金属纳米网格具有较小的曲率半径，使得弯折操作对样品的导电性能影响很小，符合人们对电极材料可弯折的要求。
斯坦福大学的崔屹课题组首次用电磁模拟的方法证明了亚波长周期金属网格的光透过率和片电阻优于ITO。Jagota等建立了随机金属纳米线网格的计算模型，通过该模型首次证明了随机金属纳米线网格的导电性能更佳，即，严格控制网格纳米线的取向配置并未表现出优越的导电性，而方向上的某种程度的随机性实际上有助于提高网格的导电性。
目前制备金属纳米网格的方法有光刻法、热压印法、激光直写法、喷墨打印法和丝网印刷法。光刻法制备出来的透明导电薄膜光电性能良好，但制作面积有限，随着制作面积的增大，制作难度呈指数上升，同时精度下降。热压印法和激光直写法对设备的精度要求高，制作成本高昂。喷墨打印法和丝网印刷法虽然制备简易但精度有限，制备出来的线宽难以精细到亚微米级，这种线宽人眼完全可分辨，会显著降低透明导电薄膜的透光率，严重影响OLED、太阳能电池的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种透明导电薄膜及其制备方法和应用，本发明提供的制备方法能将透明导电薄膜的裂缝控制在亚微米级别，在不影响导电性的情况下，所得透明导电薄膜其金属纳米网格是肉眼不可见的；同时制备得到的透明导电薄膜具有良好的机械稳定性、导电性，且成本较低。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：
将丙烯酸乳液与乙醇混合后微孔过滤，得到掩膜液；
将所述掩膜液涂覆在基底上形成湿膜，干燥后得到具有随机裂缝的掩膜层；
在所述掩膜层表面进行金属沉积，之后除去掩膜层，得到透明导电薄膜。
优选地，所述丙烯酸乳液中的树脂为水性丙烯酸树脂乳液。
优选地，所述基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯或玻璃。
优选地，当所述基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯时，所述干燥的温度不超过160℃，干燥的时间为0.5～2h；当所述基底为玻璃时，所述干燥的温度不超过100℃，干燥的时间为0.5～2h。
优选地，所述湿膜由掩膜液离心匀胶形成，所述离心匀胶的转速不超过 3000r/min。
优选地，所述基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯或玻璃；当所述基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯时，所述离心匀胶的转速为2000～2500r/min；当所述基底为玻璃时，所述离心匀胶的转速为1000～1500r/min。
优选地，所述金属沉积的方法为磁控溅射；所述磁控溅射的参数包括：直流溅射功率为60W～100W，溅射气体为氩气，工作气压为0.1～0.3Pa，靶材为导电金属。
优选地，所述除去掩膜层为试剂溶解掩膜层，所述试剂为氯仿、丙酮、无水乙醇、四氢呋喃、丙二醇甲醚醋酸酯、乙腈和乙酸正丁酯中的一种或多种。
本发明还提供了上述制备方法制备得到的透明导电薄膜，所述透明导电薄膜无节点电阻。
本发明还提供了上述方案所述透明导电薄膜在OLED透明阳极、太阳能电池、超级电容器或传感器中的应用。
本发明提供了一种透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：将丙烯酸乳液与乙醇混合后微孔过滤，得到掩膜液；将所述掩膜液涂覆在基底上形成湿膜，干燥后得到具有随机裂缝的掩膜层；在所述掩膜层表面进行金属沉积，之后除去掩膜层，得到透明导电薄膜。在本发明中，掩膜层薄膜裂缝的产生与硬质分散系颗粒有直接关系，硬质分散系颗粒越大，薄膜越不容易产生裂缝，硬质分散系颗粒越小，其产生裂缝的临界厚度越薄，本发明利用水性丙烯酸乳液制备掩膜层，能够在保证掩膜层薄膜产生裂缝的同时使产生裂缝的临界厚度较薄，保证掩膜层具有较好的开裂性，同时本发明利用乙醇对丙烯酸乳液进行稀释，进一步控制掩膜层的开裂性，保证本发明掩膜层干燥后产生的裂缝线宽达到亚微米级，同时避免掩膜层翘曲，再结合金属沉积，即可获得透光率高、导电性能和机械性能良好的透明导电薄膜，并且本发明提供的制备方法可大面积制备透明导电薄膜，且成本较低。
此外，本发明在具有随机裂缝的掩膜层上沉积金属，然后除去掩膜层，如此得到的金属纳米网格的厚度是均匀平整的，不存在节点电阻的影响，同时进一步降低了透明导电薄膜的表面粗糙度，提高了透明导电薄膜的透光率；并且本发明在掩膜层上沉积金属，所得金属纳米网格与掩膜层随机裂缝的形状相同，具有较好的随机性，能够进一步提高透明导电薄膜的导电性。
本发明还提供了上述方案所述制备方法制备的透明导电薄膜，本发明提供的透明导电薄膜厚度是均匀平整的，不存在节点电阻的影响，表面粗糙度低，透光率高，透明导电薄膜中纳米网格具有较好的随机性，导电性好。
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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为聚对苯二甲酸乙二醇酯经Piranha溶液处理前和处理后的接触角对比图；
图2a为实施例1所得具有随机裂缝的掩膜层1的光学显微镜图；
图2b为实施例2所得具有随机裂缝的掩膜层2的光学显微镜图；
图2c为实施例3所得具有随机裂缝的掩膜层3的光学显微镜图；
图2d为实施例4所得具有随机裂缝的掩膜层4的光学显微镜图；
图3a为实施例6所得具有随机裂缝的掩膜层6的光学显微镜图；
图3b为实施例7所得具有随机裂缝的掩膜层7的光学显微镜图；
图3c为实施例8所得具有随机裂缝的掩膜层8的光学显微镜图；
图3d为实施例9所得具有随机裂缝的掩膜层9的光学显微镜图；
图3e为实施例10所得具有随机裂缝的掩膜层10的光学显微镜图；
图3f为实施例11所得具有随机裂缝的掩膜层11的光学显微镜图；
图4为实施例5所得透明导电薄膜的光学显微镜图；
图5为实施例5所得透明导电薄膜的透光率曲线图；
图6a为实施例12所得透明导电薄膜铜纳米网格节点处的3D扫描图；
图6b为实施例12所得透明导电薄膜铜纳米网格节点处的原子力显微分析图；
图7a为实施例13所得具有随机裂缝的掩膜层的光学显微镜图；
图7b为实施例14所得具有随机裂缝的掩膜层的光学显微镜图；
图7c为实施例15所得具有随机裂缝的掩膜层的光学显微镜图；
图8为实施例12所得透明导电薄膜的导电测试图；
图9为实施例16所得具有随机裂缝的掩膜层的光学显微镜图。
具体实施方式
本发明提供了一种透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：
将丙烯酸乳液与乙醇混合后微孔过滤，得到掩膜液；
将所述掩膜液涂覆在基底上形成湿膜，干燥后得到具有随机裂缝的掩膜层；
在所述掩膜层表面进行金属沉积，之后除去掩膜层，得到透明导电薄膜。
本发明将丙烯酸乳液与乙醇混合后微孔过滤，得到掩膜液。在本发明中，所述丙烯酸乳液中的树脂优选为水性丙烯酸树脂乳液，所述水性丙烯酸树脂优选为上海向岚化工生产的6130型水性丙烯酸树脂，所述乙醇优选为无水乙醇，所述丙烯酸乳液与乙醇的体积比优选为3：1～2，进一步优选为3：2。在本发明中，掩膜层薄膜裂缝的产生与硬质分散系颗粒有直接关系，硬质分散系颗粒越大，薄膜越不容易产生裂缝，硬质分散系颗粒越小，其产生裂缝的临界厚度越薄，本发明利用水性丙烯酸乳液制备掩膜层，能够在保证掩膜层薄膜产生裂缝的同时，使产生裂缝的临界厚度较薄，降低生产成本；同时本发明利用乙醇为稀释剂，能够提高丙烯酸乳液的溶解能力，且不会影响水性丙烯酸乳液的性能，在促进成膜的同时，还能提高水性丙烯酸乳液的粘接能力和机械性能。在本发明的具体实施例中，优选将丙烯酸乳液与乙醇在常温下用磁力搅拌器搅拌均匀，再利用超声处理使其混合均匀，然后先用40μm 的细胞筛过滤，再选用中速滤纸进行真空抽滤，再静置2h，得到掩膜液。
得到掩膜液后，本发明将所述掩膜液涂敷在基底上形成湿膜，干燥后得到具有随机裂缝的掩膜层。在本发明中，所述基底优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯或玻璃，所述湿膜由掩膜液离心匀胶形成，所述离心匀胶优选使用匀胶机完成，所述离心匀胶的转速优选不超过3000r，所述基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯时，所述离心匀胶的转速优选为2000～2500r/min，进一步优选为 2200～2300r/min；当基底为玻璃时，所述离心匀胶的转速优选为 1000～1500r/min，进一步优选为1200～1300r/min。本发明限定离心匀胶的转速能够保证掩膜层在干燥后得到的裂缝的具有较小的宽度，同时避免裂缝过大使薄膜翘曲，或者产生孤立的大裂缝，进而保证最终制备得到的透明导电薄膜具有较好的导电性和透光率。
当所述基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)时，所述干燥温度优选不超过160℃，干燥时间优选为0.5～2h，进一步优选为1h；当所述基底为玻璃时，所述干燥温度优选不超过100℃，干燥时间优选为0.5～2h，进一步优选为1h。
在本发明的具体实施例中，将掩膜层涂覆在基底之前，优选对所述基底进行预处理，当所述基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯时，将聚对苯二甲酸乙二醇酯基底在Piranha溶液中浸泡十分钟，用去离子水冲洗后再依次使用丙酮、异丙醇和去离子水超声清洗，所述Piranha溶液优选由体积比为7:3的浓硫酸与过氧化氢组成；当所述基底为玻璃时，将玻璃基底依次经丙酮、异丙醇、去离子水超声清洗后，再用紫外光照射，所述照射时长优选为5～10min。在本发明中，当所述基底为玻璃时，在对所述玻璃基底进行预处理前，对所述玻璃基底清洗，所述清洗过程优选使用去污粉清洗，然后利用氮气吹干。
得到具有随机裂缝的掩膜层后，本发明在所述掩膜层上进行金属沉积，之后除去掩膜层，得到透明导电薄膜。在本发明中，所述金属沉积的方法优选为磁控溅射，所述磁控溅射的参数包括：所述直流溅射功率优选为 60～100W，进一步优选为70～90W，溅射气体优选为氩气，工作气压优选为 0.1～0.3Pa，进一步优选为0.2Pa，靶材优选为导电金属，如铜、银、金等。本发明限定直流溅射的功率，能够避免直流溅射的功率过高，导致掩膜层翘曲或脱落，在金属沉积的时候脱落的地方也会附着金属，从而影响到薄膜的透光性。在本发明中，所述除去掩膜层为试剂溶解掩膜层，所述试剂优选为氯仿、丙酮、无水乙醇、四氢呋喃、丙二醇甲醚醋酸酯、乙腈和乙酸正丁酯中的一种或多种。在本发明中，所述除去掩膜层的方法为在常温下使用除去掩膜层的试剂浸泡掩膜层8h，然后利用除去掩膜层的试剂冲洗。在本发明具体实施例中，所述除去掩膜层的方法为在常温下使用四氢呋喃浸泡8h，在用注射器吸取丙二醇甲醚醋酸酯冲洗。
本发明还提供了上述方案所述制备方法制备的透明导电薄膜，所述透明导电薄膜为呈随机裂缝状的金属纳米网格，该种透明导电薄膜无节点电阻。
本发明还提供了上述方案所述透明导电薄膜在OLED透明阳极、太阳能电池、超级电容器或传感器中的应用。本发明对所述应用的具体方法没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的方法应用即可。
为了进一步说明本发明，下面结合附图和实施例对本发明提供的透明导电薄膜进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
选用无水乙醇作为稀释剂，按体积比为3:1的配比将无水乙醇和水性丙烯酸树脂混合，其中水性丙烯酸树脂使用上海向岚化工生产的6130型水性丙烯酸树脂，所得混合液中无水乙醇的体积分数25％。将混合液磁控搅拌 15min，之后超声处理30min使其混合均匀，再使用40μm的细胞筛和中速滤纸进行过滤处理，过滤3次，静置2h，得到掩膜液。基底选用玻璃，使用去污粉清洗，氮气吹干；再依次使用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗，最后使用UV光清洗机照射15min。
采用匀胶机在玻璃基底表面进行掩膜液涂覆，以500r/min的转速后转 60s，然后将样品放置于恒温加热台上干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为 1h，得到具有随机裂缝的掩膜层1。
实施例2
参考实施例1的制备方法制备具有随机裂缝的掩膜层，其中匀胶机以 1000r/min的转速后转60s进行掩膜液涂覆，其他步骤与实施例1均相同，得到具有随机裂缝的掩膜层2。
实施例3
参考实施例1的制备方法制备具有随机裂缝的掩膜层，其中匀胶机以 1500r/min的转速后转60s进行掩膜液涂覆，其他步骤与实施例1均相同，得到具有随机裂缝的掩膜层3。
实施例4
参考实施例1的制备方法制备具有随机裂缝的掩膜层，其中匀胶机以 2000r/min的转速后转60s进行掩膜液涂覆，其他步骤与实施例1均相同，得到具有随机裂缝的掩膜层4。
实施例5
参考实施例1的制备方法制备具有随机裂缝的掩膜层，其中匀胶机以 150r/min的转速前转6s，后转速度1200r/min转40s的方式进行掩膜液涂覆，其他步骤与实施例1均相同，得到具有随机裂缝的掩膜层5。
得到具有随机裂缝的掩膜层5后，对所述具有随机裂缝的掩膜层5进行金属沉积，所述沉积材料为金属铜，采用直流溅射进行金属沉积，直流功率大小为75W，工作气压0.2Pa，溅射时间60s。磁控室腔内温度为27℃，样品表面温度38℃，之后除去掩膜层，掩膜层去除的方法采用丙酮超声3min 后，用沾有丙二醇甲醚醋酸酯无尘布擦拭，最终得到铜纳米网格透明导电薄膜，利用四探针测量法测定该透明导电薄膜的片电阻，得到该种透明导电薄膜片电阻在20～60Ω/sq，透光率为85％。
实施例6
选用无水乙醇作为稀释剂，按体积比为3:2的配比将无水乙醇和水性丙烯酸树脂混合，其中水性丙烯酸树脂使用上海向岚化工生产的6130型水性丙烯酸树脂，所得混合液中无水乙醇的体积分数40％。将混合液磁控搅拌 15min，之后超声处理30min使其混合均匀，再使用40μm的细胞筛和中速滤纸进行过滤处理，静置2h，得到掩膜液。基底选用PET，使用配置好的 Piranha溶液浸泡15min，再用去离子水冲洗，氮气枪冲干后，依次选用丙酮，异丙醇，去离子水超声清洗。
采用匀胶机在玻璃基底表面进行掩膜液涂覆，以500r/min的转速后转 60s，然后将样品放置于恒温加热台上干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为 1h，得到具有随机裂缝的掩膜层1。
对PET基底经Piranha溶液处理前和处理后的接触角进行测定，所得结果如图1所示，图1为聚对苯二甲酸乙二醇酯经Piranha溶液处理前和处理后的接触角对比图。由图1可以看出，聚对苯二甲酸乙二醇酯处理前的接触角为32.5°，利用Piranha溶液处理后的聚对苯二甲酸乙二醇酯基底的接触角为20°，由此看来，Piranha溶液处理能够将聚对苯二甲酸乙二醇酯基底的接触角降低，提高聚对苯二甲酸乙二醇酯基底的亲水性。
采用匀胶机在PET基底表面进行掩膜液涂覆，以500r/min的转速后转 60s，然后将样品放置于恒温加热台上干燥，干燥温度为70℃，干燥时间1h，得到具有随机裂缝的掩膜层6。
实施例7
参考实施例6的制备方法制备具有随机裂缝的掩膜层，其中匀胶机以 1000r/min的转速后转60s进行掩膜液涂覆，其他步骤与实施例6均相同，得到具有随机裂缝的掩膜层7。
实施例8
参考实施例6的制备方法制备具有随机裂缝的掩膜层，其中匀胶机以1500r/min的转速后转60s进行掩膜液涂覆，其他步骤与实施例6均相同，得到具有随机裂缝的掩膜层8。
实施例9
参考实施例6的制备方法制备具有随机裂缝的掩膜层，其中匀胶机以 2000r/min的转速后转60s进行掩膜液涂覆，其他步骤与实施例6均相同，得到具有随机裂缝的掩膜层9。
实施例10
参考实施例6的制备方法制备具有随机裂缝的掩膜层，其中匀胶机以 2500r/min的转速后转60s进行掩膜液涂覆，其他步骤与实施例6均相同，得到具有随机裂缝的掩膜层10。
实施例11
参考实施例6的制备方法制备具有随机裂缝的掩膜层，其中匀胶机以 3000r/min的转速后转60s进行掩膜液涂覆，其他步骤与实施例6均相同，得到具有随机裂缝的掩膜层11。
实施例12
参考实施例6的制备方法制备具有随机裂缝的掩膜层，其中匀胶机以 150r/min的转速前转6s，后转速度2200r/min转40s的方式进行掩膜液涂覆，其他步骤与实施例6均相同，得到具有随机裂缝的掩膜层12。
得到具有随机裂缝的掩膜层12后，对所述具有随机裂缝的掩膜层12进行金属沉积，所述沉积材料为金属铜，采用直流溅射进行金属沉积，直流功率大小为75W，工作气压0.2Pa，溅射时间60s。磁控室腔内温度为27℃，样品表面温度38℃，之后除去掩膜层，掩膜层去除的方法采用四氢呋喃浸泡 8h，再加丙二醇甲醚醋酸酯冲洗，最终得到铜纳米网格透明导电薄膜，其片电阻最低可达6Ω/sq，在550nm处透光率为86.7％。
实施例13
参考实施例6的制备方法制备具有随机裂缝的掩膜层，其中干燥条件为常温干燥，其他步骤与实施例6均相同，得到具有随机裂缝的掩膜层13。
实施例14
参考实施例6的制备方法制备具有随机裂缝的掩膜层，其中干燥温度为 70℃，其他步骤与实施例6均相同，得到具有随机裂缝的掩膜层14。
实施例15
参考实施例6的制备方法制备具有随机裂缝的掩膜层，其中干燥温度为 100℃，其他步骤与实施例6均相同，得到具有随机裂缝的掩膜层15。
实施例16
选用无水乙醇作为稀释剂，按体积比为3:1的配比将无水乙醇和水性丙烯酸树脂，其中水性丙烯酸树脂使用华津思HD2535水性丙烯酸树脂，所得混合液中无水乙醇的体积分数为25％。基底选用玻璃，使用去污粉清洗，氮气吹干；再依次使用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗。
采用匀胶机在玻璃基底表面进行掩膜液涂覆，以1200r/min的转速后转 60s，然后将样品放置于恒温加热台上干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为 0.5h，得到具有随机裂缝的掩膜层16。
对实施例1～4所得具有随机裂缝的掩膜层进行光学显微观察，所得结果如图2a～图2d所示，所述图2a～图2d为实施例1～4所得具有随机裂缝的掩膜层1～4的光学显微镜图。由图2a～图2d可以看出，当基底为玻璃时，匀胶机在不同的转速下得到的掩膜层的随机裂缝裂开效果不同，当匀胶机以 500r/min的转速涂覆掩膜液时，薄膜明显开裂，裂缝大小平均为1.9μm，当转速达到1000r/min时，裂缝越来越细，同时也越来越密，当转速达到1500r/min时，裂缝宽度可达0.8μm，但已出现孤立的裂缝，当转速达到 2000r/min时，薄膜裂缝不再具有连通性，同时形成大量孤立的裂缝。由此可以看出，当基底为玻璃时，所述匀胶机的合适转速区间在1000～1500r/min。
对实施例6～11所得具有随机裂缝的掩膜层进行光学显微观察，所得结果如图3a～图3f所示，所述图3a～图3f为实施例6～11所得具有随机裂缝的掩膜层进行光学显微镜图。由图3a～图3f可以看出，当基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯时，匀胶机在不同的转速下得到的掩膜层的随机裂缝裂开效果不同，当匀胶机以500r/min的转速涂覆掩膜液时，薄膜明显开裂，且此时薄膜翘曲严重，裂缝大小平均为4μm，当转速为1000r/min时，薄膜裂缝变细，平均大小为2.9μm，薄膜翘曲程度减轻，当转速继续增大，裂缝越来越细，同时越来越密，转速达到1500r/min时，裂缝宽度平均为1.3μm，此时薄膜不再翘曲，当转速达到2000r/min时，裂缝宽度平均为1.1μm，当转速达到 2500r/min时，裂缝宽度平均为0.8μm，此时已出现孤立的裂缝；当转速达到 3000r/min时，薄膜裂缝不在具有连通性，同时形成大量孤立的裂缝。由此可以看出，当基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯时，所述匀胶机的合适转速区间在2000～2500r/min。
对实施例5所得透明导电薄膜进行光学显微观察，所得结果如图4所示，所述图4为实施例5所得透明导电薄膜的光学显微镜图。由图4可以看出，实施例5所得透明导电薄膜中金属网格呈随机裂缝状。
对实施例5所得透明导电薄膜的透光率进行分析，所得结果如图5所示，所述图5为实施例5所得透明导电薄膜的透光率曲线图。由图5可以看出，实施例5所得透明导电薄膜在550nm波长处，透光率可达到87.6％。
对实施例12所得透明导电薄膜中的纳米网格节点处进行3D扫描，所得结果如图6a所示，所述图6a为实施例12所得透明导电薄膜铜纳米网格节点处的3D扫描图。由图6a可以看出，实施例12所得透明导电薄膜铜纳米网格节点处金属线条连接良好，金属线条连接良好的节点不存在节点电阻，也就是说，实施例12所得的透明导电薄膜无节点电阻。同时对实施例12所得透明导电薄膜中纳米网格节点处进行原子力显微分析，所得结果如图6b 所示，所述图6b为实施例12所得透明导电薄膜铜纳米网格节点处的原子力显微分析图。由图6b可以看出，实施例12所得透明导电薄膜中纳米网格节点中金属线条的表面粗糙度5.4nm。
对实施例13～15所得具有随机裂缝的掩膜层进行光学显微观察，所得结果如图7a～图7c所示，所述图7a为实施例13所得具有随机裂缝的掩膜层 13的光学显微镜图，所述图7b为实施例14所得具有随机裂缝的掩膜层14 的光学显微镜图，所述图7c为实施例15所得具有随机裂缝的掩膜层15的光学显微镜图。所述图7a～图7c为以PET为基底的薄膜在不同温度下干燥得到的裂缝形貌图，由图7a～图7c可以看出，具有随机裂缝的掩膜层随着干燥温度升高，所得裂缝线宽变细，且裂缝密度增大。
对实施例12所得透明导电薄膜的导电性进行测试，所述测试流程如下，利用万用表红表笔接触导电薄膜，有机发光二极管阳极与导电薄膜接触，黑表笔接触发光二极管阴极，灯亮即表示导电，所得导电性能测试图如图8所示。由图8可以看出，本发明实施例12所得透明导电薄膜在测试过程中，小灯能够发光。
对实施例16所得具有随机裂缝的掩膜层进行光学显微观察，所得结果如图9所示，所述图9为实施例16所得具有随机裂缝的掩膜层的光学显微镜图。由图9可以看出，实施例16所得具有随机裂缝的掩膜层无随机裂缝出现，表明利用不同的水性丙烯酸树脂对掩膜层薄膜裂缝的产生有直接影响，同时上海向岚化工生产的6130型水性丙烯酸树脂较华津思HD2535水性丙烯酸树脂的硬质分散系颗粒大小不同，由此证明掩膜层薄膜裂缝的产生与硬质分散系颗粒有直接关系。
由以上实施例可知本发明提供的透明导电薄膜能够制备得到呈随机裂缝状的金属网格，同时具有较好的导电性能，较低的粗糙度，较高的透光率。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (7)

1.一种透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将丙烯酸乳液与乙醇混合后微孔过滤，得到掩膜液；所述微孔过滤为先用40μm 的细胞筛过滤，再选用中速滤纸进行真空抽滤；
将所述掩膜液涂覆在基底上形成湿膜，干燥后得到具有随机裂缝的掩膜层；所述基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯或玻璃；所述湿膜由掩膜液离心匀胶形成，当所述基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯时，所述离心匀胶的转速为2000~2500r/min；当所述基底为玻璃时，所述离心匀胶的转速为1000~1500r/min；所述裂缝的宽度为亚微米级；
在所述掩膜层表面进行金属沉积，之后除去掩膜层，得到透明导电薄膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸乳液为水性丙烯酸树脂乳液。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，当所述基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯时，所述干燥的温度不超过160℃，干燥的时间为0.5~2h；当所述基底为玻璃时，所述干燥的温度不超过100℃，干燥的时间为0.5~2h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属沉积的方法为磁控溅射；所述磁控溅射的参数包括：直流溅射功率为60W~100W，溅射气体为氩气，工作气压为0.1~0.3Pa，靶材为导电金属。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述除去掩膜层为试剂溶解掩膜层，所述试剂为氯仿、丙酮、无水乙醇、四氢呋喃、丙二醇甲醚醋酸酯、乙腈和乙酸正丁酯中的一种或多种。
6.权利要求1~5任意一项所述制备方法制备得到的透明导电薄膜，其特征在于，所述透明导电薄膜无节点电阻。
7.权利要求6所述透明导电薄膜在OLED透明阳极、太阳能电池、超级电容器或传感器中的应用。
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CN105355675A (zh) * 2015-11-13 2016-02-24 华南师范大学 一种高雾度复合透明导电电极的制备方法
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CN107689264B (zh) * 2017-08-11 2023-05-09 宁波大学 透明导电薄膜及制备方法、聚合物分散液晶组件的制备方法
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