CN117219358B - 一种基于氧化铟锡纳米线的柔性显示薄膜的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及显示技术领域，具体为一种基于氧化铟锡纳米线的柔性显示薄膜的制备方法，将形貌控制剂、铟盐、锡盐、水混合均匀后加入沉淀剂，水热反应得到前驱体，将前驱体水洗、干燥后热处理得到氧化铟锡纳米线，将改性，将得到的改性氧化铟锡纳米线、表面活性剂加入水中并分散，得到的分散液涂布在聚酰亚胺基材上，最后进行退火即可，本发明所制备的柔性显示薄膜表现出良好的光学透明性和导电性，而且在一定的弯曲状态保持性能的稳定性，有望应用于可穿戴电化学传感器的制备。

Description

一种基于氧化铟锡纳米线的柔性显示薄膜的制备方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，具体为一种基于氧化铟锡纳米线的柔性显示薄膜的制备方法。

背景技术

光电器件随着信息时代的爆炸式发展而日新月异，平面显示、发光二极管、太阳能电池等光电器件正面临着前所未有的机遇。柔性、可穿戴将是光电器件发展的一个重要方向。而其中柔性透明导电材料作为可弯曲显示屏(如OLED)、柔性太阳能电池、薄膜加热器等柔性光电器件的核心部件，受到了广泛地关注。

柔性透明导电材料通常由透明导电薄膜和柔性透明衬底构成。作为透明导电薄膜应具有良好导电性，同时在适用于光电器件的波段内也具有较高的光学透过率。一般对金属而言，光学透明与导电性本身就是一对矛盾，很难同时做到高透光和高导电性。金属氧化物通过掺杂可以基本解决问题，例如氧化铟锡(ITO)，目前而言，ITO普遍通过磁控溅射成膜得到，然而溅射技术也存在靶材利用率低，设备昂贵，柔性基板软化点低，温度适应性差等缺陷，使得目前所制备的ITO透明薄膜很难满足柔性以及可穿戴器件的要求。

发明内容

发明目的：针对上述技术问题，本发明提出了一种基于氧化铟锡纳米线的柔性显示薄膜及其制备方法。

所采用的技术方案如下：

一种基于氧化铟锡纳米线的柔性显示薄膜的制备方法，包括以下步骤：

S1：将形貌控制剂、铟盐、锡盐、水混合均匀后加入沉淀剂，120-160℃水热反应5-25h得到前驱体，将所述前驱体水洗、干燥后热处理得到氧化铟锡纳米线；

S2：将所述氧化铟锡纳米线于氢氧化钠溶液中浸泡后，水洗、干燥，再利用硅烷偶联剂对其进行改性得到改性氧化铟锡纳米线，将改性氧化铟锡纳米线、表面活性剂加入水中并分散，将得到的分散液涂布在聚酰亚胺基材上，最后进行退火即可。

进一步地，所述形貌控制剂为环状叔胺类化合物。

进一步地，所述形貌控制剂为六亚甲基四胺。

进一步地，所述铟盐为氯化铟或硝酸铟，所述锡盐为四氯化锡。

进一步地，所述形貌控制剂的用量为铟盐和锡盐重量之和的5-15％。

进一步地，所述沉淀剂为氨水、尿素、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠中的任意一种或多种组合。

进一步地，所述热处理的温度为550-600℃，热处理的时间为2-5h。

进一步地，所述硅烷偶联剂为2-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷和/或γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。

进一步地，所述表面活性剂为月桂酰谷氨酸钠、椰油酰谷氨酸钠、肉豆蔻酰谷氨酸钠、椰油酰甘氨酸钾、棕榈酰甘氨酸中的任意一种或多种组合。

进一步地，所述退火的温度为220-250℃，退火的时间≥1h。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种基于氧化铟锡纳米线的柔性显示薄膜的制备方法，在制备氧化铟锡纳米线时加入形貌控制剂，使其具有更好的线型结构，从而提高的其导电性能和光学透明性，氧化铟锡纳米线经过改性在其表面引入了环氧基，在表面活性剂的分散作用下，可以更好的均匀稳定分散，原因可能是氧化铟锡纳米线上的环氧基与表面活性剂上的氨基发生化学作用，使其被有机长链包覆，不易团聚，更有利于涂布成膜，聚酰亚胺具有优异的耐热、介电、机械等特性，特别是其高的玻璃化转变温度和热分解温度，可满足薄膜退火高温要求，可以获得更高质量的柔性显示薄膜，本发明所制备的柔性显示薄膜表现出良好的光学透明性和导电性，而且在一定的弯曲状态保持性能的稳定性，有望应用于可穿戴电化学传感器的制备。

附图说明

图1为实施例1中所制备氧化铟锡纳米线的微观形貌图；

图2为对比例1中所制备氧化铟锡纳米线的微观形貌图；

通过对比可知，六亚甲基四胺的加入可以使得所制备的氧化铟锡纳米线更接近线型。

具体实施方式

实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。本发明未提及的技术均参照现有技术，除非特别指出，以下实施例和对比例为平行试验，采用同样的处理步骤和参数。

实施例1：

一种基于氧化铟锡纳米线的柔性显示薄膜的制备方法：

将12.56g六亚甲基四胺、99.53g三氯化铟、26.05g四氯化锡、2L水加入水热反应釜中，搅拌30min使混合均匀，滴加入25％氨水使反应体系的pH至8，密闭升温至140℃水热反应24h得到前驱体，将前驱体滤出，用水洗涤至无氯离子检出后置于烘箱中80℃干燥10h，再转移至马弗炉中升温至600℃热处理3h得到氧化铟锡纳米线，取50g氧化铟锡纳米线于500mL 4％氢氧化钠溶液中浸泡10min后，滤出，水洗至中性后置于烘箱中120℃干燥5h，加入到800mL乙醇水溶液中(体积比为80:20)，再加入50mLγ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，用冰醋酸将溶液的pH调节至4，搅拌反应24h后滤出，无水乙醇洗涤至中性后置于烘箱中60℃干燥10h得到改性氧化铟锡纳米线，将改性氧化铟锡纳米线、5g月桂酰谷氨酸钠加入1000mL水中，超声振荡60min得到分散液，用丙酮对厚度为30μm聚酰亚胺基底进行超声处理10min，之后用乙醇超声处理10min，最后用氮气枪吹干，使用刮涂机进行涂布，刮棒走速为100mm/s，涂布完成以后，使用电热恒温鼓风干燥箱对薄膜进行退火处理，退火温度为240℃，时间为1h。

实施例2：

一种基于氧化铟锡纳米线的柔性显示薄膜的制备方法：

将12.56g六亚甲基四胺、99.53g三氯化铟、26.05g四氯化锡、2L水加入水热反应釜中，搅拌30min使混合均匀，滴加入25％氨水使反应体系的pH至8，密闭升温至160℃水热反应25h得到前驱体，将前驱体滤出，用水洗涤至无氯离子检出后置于烘箱中80℃干燥10h，再转移至马弗炉中升温至600℃热处理5h得到氧化铟锡纳米线，取50g氧化铟锡纳米线于500mL 4％氢氧化钠溶液中浸泡10min后，滤出，水洗至中性后置于烘箱中120℃干燥5h，加入到800mL乙醇水溶液中(体积比为80:20)，再加入50mLγ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，用冰醋酸将溶液的pH调节至4，搅拌反应24h后滤出，无水乙醇洗涤至中性后置于烘箱中60℃干燥10h得到改性氧化铟锡纳米线，将改性氧化铟锡纳米线、5g月桂酰谷氨酸钠加入1000mL水中，超声振荡60min得到分散液，用丙酮对厚度为30μm聚酰亚胺基底进行超声处理10min，之后用乙醇超声处理10min，最后用氮气枪吹干，使用刮涂机进行涂布，刮棒走速为100mm/s，涂布完成以后，使用电热恒温鼓风干燥箱对薄膜进行退火处理，退火温度为250℃，时间为1h。

实施例3：

与实施例1基本相同，区别在于，将月桂酰谷氨酸钠替换为椰油酰谷氨酸钠。

实施例4：

与实施例1基本相同，区别在于，将月桂酰谷氨酸钠替换为肉豆蔻酰谷氨酸钠。

对比例1：

与实施例1基本相同，区别在于，不加入六亚甲基四胺。

对比例2：

与实施例1基本相同，区别在于，氧化铟锡纳米线不经过改性。

对比例3：

与实施例1基本相同，区别在于，不加入月桂酰谷氨酸钠。

对比例4：

与实施例1基本相同，区别在于，用十二烷基苯磺酸钠代替月桂酰谷氨酸钠。

对比例5：

与实施例1基本相同，区别在于，用聚乙烯醇代替月桂酰谷氨酸钠。

性能测试：

将本发明实施例1-4及对比例1-5中的薄膜作为试样进行性能测试；

采用U-4100型分光光度计测试试样在380-780nm范围内的平均透过率，

采用Zeta-20型光学表面轮廓仪测试试样的厚度，采用SZ-82型四探针测试试样的方块电阻，计算电阻率；

当试样被弯曲时，发生的应变越大，相应的薄膜微元间所产生的应力也越大，当应变量增大到某一值时，试样的结构遭到严重破坏不可恢复，其电阻值将会有一个明显的突变，此时称之为临界应变，发明人在一系列不同半径的标准圆柱体上进行了试样的临界应变测试，记录发生临界应变时的最大弯折半径，作为试样抗弯曲性能的评价指标；

测试结果如下表1所示：

表1：

由上表1可知，本发明所制备的柔性显示薄膜表现出良好的光学透明性和导电性，而且在一定的弯曲状态保持性能的稳定性，有望应用于可穿戴电化学传感器的制备。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种基于氧化铟锡纳米线的柔性显示薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将形貌控制剂、铟盐、锡盐、水混合均匀后加入沉淀剂，120-160℃水热反应5-25h得到前驱体，将所述前驱体水洗、干燥后热处理得到氧化铟锡纳米线，所述形貌控制剂为六亚甲基四胺；

S2：将所述氧化铟锡纳米线于氢氧化钠溶液中浸泡后，水洗、干燥，再利用硅烷偶联剂对其进行改性得到改性氧化铟锡纳米线，将改性氧化铟锡纳米线、表面活性剂加入水中并分散，将得到的分散液涂布在聚酰亚胺基材上，最后进行退火即可，所述硅烷偶联剂为2-(3,4-环氧环己烷）乙基三甲氧基硅烷和/或-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，所述表面活性剂为月桂酰谷氨酸钠、椰油酰谷氨酸钠、肉豆蔻酰谷氨酸钠、椰油酰甘氨酸钾、棕榈酰甘氨酸中的任意一种或多种组合。

2.如权利要求1所述的基于氧化铟锡纳米线的柔性显示薄膜的制备方法，其特征在于，所述铟盐为氯化铟或硝酸铟，所述锡盐为四氯化锡。

3.如权利要求1所述的基于氧化铟锡纳米线的柔性显示薄膜的制备方法，其特征在于，所述形貌控制剂的用量为铟盐和锡盐重量之和的5-15%。

4.如权利要求1所述的基于氧化铟锡纳米线的柔性显示薄膜的制备方法，其特征在于，所述沉淀剂为氨水、尿素、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠中的任意一种或多种组合。

5.如权利要求1所述的基于氧化铟锡纳米线的柔性显示薄膜的制备方法，其特征在于，所述热处理的温度为550-600℃，热处理的时间为2-5h。

6.如权利要求1所述的基于氧化铟锡纳米线的柔性显示薄膜的制备方法，其特征在于，所述退火的温度为220-250℃，退火的时间≥1h。