CN207367619U - 基于石墨烯具有高附着力的复合结构导电膜 - Google Patents
基于石墨烯具有高附着力的复合结构导电膜 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及石墨烯复合材料领域，公开了基于石墨烯具有高附着力的复合结构导电膜，包括PET薄膜，所述PET薄膜的上表面设有刻蚀形成的凹凸表面，所述PET薄膜上表面依次设有粘结层、第一石墨烯层、纳米银线层和第二石墨烯层，所述第一石墨烯层和第二石墨烯层形成夹层结构用于固定纳米银线层。本实用新型PET薄膜设有凹凸表面，使薄膜表面变得粗糙不平，通过粗糙度能有效提高表面的粘附力；采用粘结层能有效提高第一石墨烯层和PET薄膜粘结的稳定性；通过石墨烯夹层结构的保护一方面可以有效防止纳米银线的脱落，固定了导电网络，透导电薄膜的导电性能更加稳定，另一方面还提高了薄膜本身的机械性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及石墨烯复合材料领域，更具体地，涉及基于石墨烯具有高附着力的复合结构导电膜。
背景技术
在平板显示器和触摸屏的制作过程中需要导电又透明的薄膜。目前使用最多的是氧化铟锡(ITO)薄膜，主要是因为该材料的靶材制备和成膜工艺都比较成熟。ITO薄膜虽然有良好的导电性和透明性，但其造价高、柔性差、环境不友好(铟有剧毒)。所以研发能替代ITO的薄膜极为迫切。
石墨烯纳米片由于其优异的机械，光学，热学和电学性能而引起了极大的关注，它们比碳纳米管或AgNWs便宜，具有丰富的材料来源，大大提高了其实际应用的可行性，现有的柔性曲面设备中用到的衬底材料多为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜，PET大分子链结构规整，结晶度较高，且分子中无强极性基团，故其表面亲和性较差。目前使用PET基材作为柔性衬底的石墨烯透明导电膜在经过多次的弯曲形变时，石墨烯导电层出现一定程度的龟裂甚至从PET表面脱落，导致柔性设备功能失效，良率较低，这限制了石墨烯透明导电膜的进一步应用。目前对PET基材表面处理方法主要有表面涂覆法、表面氧化法、等离子体法、高能辐射等，但这均影响了PET的本体性能或无法达到长期改性效果。
发明内容
本实用新型的要解决的技术问题在于针对现有技术ITO薄膜的缺点，引入石墨烯和纳米银，在提高石墨烯附着力的同时，还提高薄膜导电率和透光率，提供基于石墨烯具有高附着力的复合结构导电膜。
本实用新型的目的通过以下技术方案予以实现：
基于石墨烯的具有高附着力的复合结构导电膜，包括PET薄膜，所述PET薄膜的上表面设有刻蚀形成的凹凸表面，所述PET薄膜上表面依次设有粘结层、第一石墨烯层、纳米银线层和第二石墨烯层，所述第一石墨烯层和第二石墨烯层形成夹层结构用于固定纳米银线层。
本实用新型PET薄膜设有凹凸表面，使薄膜表面变得粗糙不平，通过粗糙度能有效提高表面的粘附力；采用粘结层能有效提高第一石墨烯层和PET薄膜粘结的稳定性；在石墨烯夹层架构中引入纳米银，有效的降低了电阻，在纳米银含量低的情况下，第一石墨烯层和第二石墨烯层起到连接纳米银的作用，从而显著地降低了AgNWs使用量，减少了成本，此外，通过石墨烯夹层结构的保护一方面可以有效防止纳米银线的脱落，固定了导电网络，透导电薄膜的导电性能更加稳定，另一方面还提高了薄膜本身的机械性能。
优选地，所述粘结层为聚甲基丙烯酸缩水甘油酯。
优选地，所述PET薄膜厚度为55μm～125μm。
优选地，所述第一石墨烯层的厚度为0.5～15nm。
优选地，所述纳米银线层的纳米银线尺寸分布在20～30μm，半径80～120nm。
优选地，所述第二石墨烯层厚度的为0.5～15nm。
优选地，所述第一石墨烯层为单层石墨烯。
优选地，所述第二石墨烯层为单层石墨烯。
优选地，所述PET薄膜的上表面采用电晕机进行电晕处理，通过电晕方法在PET膜表面镀上亲水性基团。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型PET薄膜设有凹凸表面，使薄膜表面变得粗糙不平，通过粗糙度能有效提高表面的粘附力；采用粘结层能有效提高第一石墨烯层和PET薄膜粘结的稳定性；在石墨烯夹层架构中引入纳米银，有效的降低了电阻，在纳米银含量低的情况下，第一石墨烯层和第二石墨烯层起到连接纳米银的作用，从而显著地降低了AgNWs使用量，减少了成本，此外，通过石墨烯夹层结构的保护一方面可以有效防止纳米银线的脱落，固定了导电网络，透导电薄膜的导电性能更加稳定，另一方面还提高了薄膜本身的机械性能。
本实用新型导电膜电学性能和光学性能优秀，相比传统的ITO薄膜产品，方阻为23～30欧/平方，透光率为81～85％。对本实用新型导电薄膜做弯曲试验500次后，其方阻为26～33欧/平方，做弯曲试验1000次后，其方阻变化为32～38欧/平方，表明该透明导电薄膜附着力较强。
附图说明
图1基于石墨烯具有高附着力的复合结构导电膜结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的
实施例1
如图1所示，本实施例提供基于石墨烯具有高附着力的复合结构导电膜，包括PET薄膜1，PET薄膜1的上表面设有刻蚀形成的凹凸表面，PET薄膜1上表面依次设有粘结层2、第一石墨烯层3、纳米银线层4和第二石墨烯层5，第一石墨烯层3和第二石墨烯层5形成夹层结构用于固定纳米银线层4，PET薄膜1厚度为55μm～125μm，粘结层2为聚甲基丙烯酸缩水甘油酯，第一石墨烯层3的厚度为0.5～15nm，第二石墨烯层5厚度的为0.5～15nm，纳米银线层4的纳米银线尺寸分布在20～30μm，半径80～120nm，第一石墨烯层3和第二石墨烯层5均单层石墨烯，PET薄膜1的上表面采用电晕机进行电晕处理，通过电晕方法在PET膜表面镀上亲水性基团。
本实施例的制备工艺如下：
S1.制备氧化石墨烯：采用改进Hummers法制备氧化石墨烯；
S2.二次超声分散：将步骤S1制备得到的氧化石墨烯溶于水中进行二次的超声分散处理，然后得到0.1～0.5g/L氧化石墨烯水溶液；
S3.PET膜处理：首先对PET膜采用物理刻蚀处理，得到表面凹凸不平的PET膜，清洁、干燥以后，再通过电晕方法在PET膜表面镀上亲水性基团，具体采用电晕机，放电功率为0.3 ～1.5 KVA，转速100～500r/min，得到处理后的PET膜；
S4.旋涂：在步骤S3中处理后的PET膜滴入0.2～1.0g/L聚甲基丙烯酸缩水甘油酯溶液（溶剂为THF），然后旋涂，旋涂速度为100～200rpm，时间为10s，在40～60℃下干燥5～10min，使用上述方法依次涂覆0.1～0.5g/L氧化石墨烯水溶液、3.0～15g/L的AgNWs水溶液和0.1～0.5g/L氧化石墨烯水溶液，整个过程置于惰性气体氛围中，将制得的薄膜干燥，干燥温度为70～100℃，时间为5～10min，然后置于100℃肼蒸汽中还原24h，还原所有氧化石墨烯薄膜，反应完用去离子水清洗，最终得到基于石墨烯的具有高附着力的复合结构导电膜。
其中，AgNWs水溶液采用两步多元醇还原法合成，具体过程如下：将0.3M PVP和0.2M NaCl在反应容器中混合并在160℃加热。将1MAgNO 3加入到混合物中，然后5分钟后，使用蠕动泵缓慢加入1M AgNO3；当溶液的颜色变成薄雾时，将残留的AgNO 3溶液立即加入到容器中。30分钟后，通过离心将所制备的AgNWs用去离子水洗涤三次。
本实施例采用旋涂法，通过控制旋涂仪的转、或旋转时间或是分散液浓度来控制粘结层2、第一石墨烯层3、纳米银线层4和第二石墨烯层5的膜厚。
使用四探针测试仪和紫外分光光度计测试薄膜的导电性和透光率，本实施例基于石墨烯的具有高附着力的复合结构导电膜方阻为23～30欧/平方，透光率为81～85％。对本实用新型导电薄膜做弯曲试验500次后，其方阻为26～33欧/平方，做弯曲试验1000次后，其方阻变化为32～38欧/平方，表明该透明导电薄膜附着力较强。
Claims (9)
1.基于石墨烯的具有高附着力的复合结构导电膜，其特征在于，包括PET薄膜，所述PET薄膜的上表面设有刻蚀形成的凹凸表面，所述PET薄膜上表面依次设有粘结层、第一石墨烯层、纳米银线层和第二石墨烯层，所述第一石墨烯层和第二石墨烯层形成夹层结构用于固定纳米银线层。
2.根据权利要求1所述基于石墨烯的具有高附着力的复合结构导电膜，其特征在于，所述粘结层为聚甲基丙烯酸缩水甘油酯。
3.根据权利要求1所述基于石墨烯的具有高附着力的复合结构导电膜，其特征在于，所述PET薄膜厚度为55μm～125μm。
4.根据权利要求1所述基于石墨烯的具有高附着力的复合结构导电膜，其特征在于，所述第一石墨烯层的厚度为0.5～15nm。
5.根据权利要求1所述基于石墨烯的具有高附着力的复合结构导电膜，其特征在于，所述纳米银线层的纳米银线尺寸分布在20～30μm，半径80～120nm。
6.根据权利要求1所述基于石墨烯的具有高附着力的复合结构导电膜，其特征在于，所述第二石墨烯层厚度的为0.5～15nm。
7.根据权利要求1所述基于石墨烯的具有高附着力的复合结构导电膜，其特征在于，所述第一石墨烯层为单层石墨烯。
8.根据权利要求1所述基于石墨烯的具有高附着力的复合结构导电膜，其特征在于，所述第二石墨烯层为单层石墨烯。
9.根据权利要求1所述基于石墨烯的具有高附着力的复合结构导电膜，其特征在于，所述PET薄膜的上表面采用电晕机进行电晕处理。
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|---|---|---|---|---|
| CN109285635A (zh) * | 2018-08-09 | 2019-01-29 | 苏州千层茧农业科技有限公司 | 一种单面导电膜辊压式及其制备方法 |
| CN109741880A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-05-10 | 苏州桐力光电股份有限公司 | 一种纳米银导电膜及其制备方法 |
| CN111048235A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-04-21 | 陈开兵 | 一种基于石墨烯/银纳米线/壳聚糖的柔性透明导电薄膜 |
| CN112071472A (zh) * | 2020-09-15 | 2020-12-11 | 安徽宇航派蒙健康科技股份有限公司 | 一种石墨烯银纳米线复合导电薄膜及其制备方法 |
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