CN208060892U - 一种透明导电膜和光传输控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种透明导电膜和光传输控制装置。该透明导电膜包括:透明基底和铜‑还原氧化石墨烯‑核壳纳米线膜;铜‑还原氧化石墨烯‑核壳纳米线膜沉积在透明基底上。该光传输控制装置包括:第一透明导电膜、第二透明导电膜以及填充在第一透明导电膜和第二透明导电膜之间的聚合物基质层;第一透明导电膜和/或第二透明导电膜是如上述的透明导电膜,聚合物基质层填充在两层铜‑还原氧化石墨烯‑核壳纳米线膜之间。本实用新型中的透明导电膜具有良好的透光率和导电性,同时保证透明导电膜的柔性,且成本低,将该透明导电膜应用到光控制装置中后,该装置的开关切换具有良好的稳定性和可逆性。
Description
技术领域
本实用新型涉及薄膜技术领域,特别涉及一种透明导电膜和光传输控制装置。
背景技术
透明导电膜(TCF)是一种在光学上允许光子通过或传输(即透明),同时在电学上允许电子通过或传输(即导电)的薄膜。因此,透光率和电导率作为透明导电膜的两个技术特征,并且对于诸多光电器件来说,光子和电子的传导都是十分重要的,如显示器(液晶显示器(LCD)、无机发光二极管(LEDs)和有机发光二极管(OLEDs))、光伏器件、触摸屏和电致变色玻璃等。在这些器件当中,TCF作为电极,当光电子元件被电子或光子激发,激发出的光子通过电极被注入和导出。
在一些应用当中,电子被注入到器件的活性成分中,活性成分将电子能量转换成光子,然后通过透明电极发射出光,例如LED和OLED器件。在一些其他应用当中,光子通过透明电极注入到器件活性成分中,并且激发活性成分将光子转换成电荷,电荷由装置中的电极(如光伏器件和光电传感器)收集。另外,还有一些应用,通过向两个电极之间施加电压并产生电磁场,夹心部位的活性组分会发生化学反应。鉴于透明导电膜的广泛应用,对其的要求不仅仅是透光率和导电性良好,其柔性、稳定性和成本都要满足要求。但是,现有技术中的透明导电膜不能同时满足上述的要求。
实用新型内容
鉴于上述问题,提出了本实用新型的一种透明导电膜和光传输控制装置,以便同时满足上述要求。
根据本实用新型的一个方面,提供了一种透明导电膜,所述透明导电膜包括:透明基底和铜-还原氧化石墨烯-核壳纳米线膜;
所述铜-还原氧化石墨烯-核壳纳米线膜沉积在所述透明基底上。
可选地,所述透明基底为玻璃或者聚合物。
可选地,所述铜-还原氧化石墨烯-核壳纳米线膜的厚度是50纳米至250纳米。
可选地,所述铜-还原氧化石墨烯-核壳纳米线膜的透光率是75%-95%。
可选地,所述铜-还原氧化石墨烯-核壳纳米线膜的方阻是10欧姆至100欧姆。
可选地,一种光传输控制装置,所述装置包括:第一透明导电膜、第二透明导电膜以及填充在所述第一透明导电膜和所述第二透明导电膜之间的聚合物基质层;
所述第一透明导电膜和/或所述第二透明导电膜是如前所述的透明导电膜,所述聚合物基质层填充在所述第一透明导电膜的铜-还原氧化石墨烯-核壳纳米线膜和所述第二透明导电膜的铜-还原氧化石墨烯-核壳纳米线膜之间。
可选地,所述聚合物基质层包括聚合物基体材料和多个悬浮颗粒,每个所述悬浮颗粒包括悬浮介质和多个光偏振粒子;
所述悬浮颗粒的悬浮介质材料不同于聚合物基体材料,且所述悬浮颗粒在聚合物基体材料中以液态或凝胶形式悬浮。
可选地,所述聚合物基体材料是交联聚硅氧烷或丙烯酸酯;若所述聚合物基体材料是丙烯酸酯,所述悬浮颗粒的悬浮介质材料是硅油或者三苯三酸异十三醇酯;
所述悬浮颗粒的光偏振粒子是多卤化物,或二氧化钛,或碘硫酸奎宁。
可选地,每个所述光偏振粒子的长度是100纳米至500纳米,直径是20纳米至100纳米。
可选地,所述聚合物基质层的厚度为20微米至250微米。
综上所述,本实用新型的技术方案的有益效果是:提供一种透明导电膜,该透明导电膜具有良好的透光率和导电性,同时透明基底和铜-还原氧化石墨烯-核壳纳米线膜均是柔性材料,保证了透明导电膜的柔性,且成本低,将该透明导电膜应用到光控制装置中后,该装置的开关切换具有良好的稳定性和可逆性。
附图说明
图1为本实用新型一个实施例提供的一种光传输控制装置的结构示意图;
图2为本实用新型一个实施例提供的光控制装置在施加110V电压之前和之后的透射光谱图;
图3为本实用新型一个实施例提供的光控制装置在开关电压循坏下的透光率。
具体实施方式
透明导电膜通常是作为透明电极使用。虽然氧化铟锡(ITO)长期以来一直是透明导电膜的工业标准,但仍然存在一些问题:ITO相对昂贵,且脆性与柔性基材不匹配。此外,铟资源的短缺使其实际应用受到限制。
另外,市场越来越多地需求应用有透明电极的光传输控制装置,也称为光阀(LV),例如智能窗户,以取代传统的窗帘或百叶窗,以实现舒适的生活和节能目的。因此为了能使得光传输控制装置的大面积应用,还需要将透明电极的成本考虑在内,不能因透明电极的高成本正在成为其大面积应用的经济障碍。
考虑到,在器件的两电极间生成一电场,电流不需要从一个电极流过另一个电极,这就使得透明导电膜(TCF)可以具有更高的透光率,且不需要高的导电性。因此,相对较低电导率的TCF就具有更好的经济潜力,因此,铜-还原氧化石墨烯-核壳纳米线成为本实用新型的选择对象。为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
本实用新型提供了一种透明导电膜,透明导电膜包括:透明基底和铜-还原氧化石墨烯-核壳纳米线膜;铜-还原氧化石墨烯-核壳纳米线(Cu-rGO-csNW)膜沉积在透明基底上。
在本实用新型的一个实施例中,上述的透明基底为玻璃或者聚合物,包括但是不局限于:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),聚乙烯(PE),聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN),聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PC)。
在本实用新型的一个实施例中,上述的透明基底的透光率应该等于或者大于80%;更加优选地,其透光率应该大于或等于90%。
为保证透明导电膜具有良好的透光率和导电性,在本实用新型的一个实施例中,上述的Cu-rGO-csNW膜的厚度是50纳米至250纳米。
在本实用新型的一个实施例中,上述的Cu-rGO-csNW膜的透光率是75%-95%。
在本实用新型的一个实施例中,Cu-rGO-csNW膜的方阻是10欧姆至100欧姆。
上述各实施例中的参数,可以根据具体需求进行选择。
本实用新型还提供了一种光传输控制装置,上述的透明导电膜可以应用在该光传输控制装置。该光传输控制装置包括:第一透明导电膜、第二透明导电膜以及填充在第一透明导电膜和第二透明导电膜之间的聚合物基质层;第一透明导电膜和/或第二透明导电膜是上述任意一个实施例中的透明导电膜,聚合物基质层填充在第一透明导电膜的铜-还原氧化石墨烯-核壳纳米线膜和第二透明导电膜的铜-还原氧化石墨烯-核壳纳米线膜之间。
在本实用新型的一个实施例中,上述的聚合物基质层包括聚合物基体材料和多个悬浮颗粒,每个悬浮颗粒包括悬浮介质和多个光偏振粒子。
悬浮颗粒的悬浮介质材料不同于聚合物基体材料,且悬浮颗粒在聚合物基体材料中以液态或凝胶形式悬浮。
图1为本实用新型一个实施例提供的一种光传输控制装置的结构示意图。如图1所示,该光传输控制装置包括:第一透明基底100、第一铜-还原氧化石墨烯-核壳纳米线膜200、聚合物基质层300、第二铜-还原氧化石墨烯-核壳纳米线膜400、第二透明基底500,第一铜-还原氧化石墨烯-核壳纳米线膜200和第二铜-还原氧化石墨烯-核壳纳米线膜400之间接入交流电AC。
聚合物基质层300包括聚合物基体材料310和多个悬浮颗粒320,每个悬浮颗粒包括悬浮介质321和多个光偏振粒子322,多个光偏振粒子在电场的作用下可以重新取向。
第一透明基底100和第二透明基底500可以使用相同的材料或不同的材料制成,但是为了简化加工做成和最终装置的匹配性,优选为相同的材料。
在本实施例中,第一Cu-rGO-csNW膜200和第二Cu-rGO-csNW膜400均是Cu-rGO-csNW膜,这样可以在聚合物基质层300的两侧具有相似的光学性能,可以以对称的方式控制光,最终有助于降低光传输控制装置的雾度。
在本实施例中,上述的聚合物基质层应该是具有较好的透光性的塑性材料,优选地,该聚合物基材可以通过光固化形成,因此可以严格地控制该层的收缩。在本实用新型的一个实施例中,聚合物基体材料是由烯属不饱和物与液体硅氧烷共聚物形成的交联聚硅氧烷或丙烯酸酯。
进一步地,因为悬浮颗粒的悬浮介质材料不同于聚合物基体材料,如果聚合物基体材料是丙烯酸酯,则悬浮颗粒的悬浮介质材料可以选择硅油或者三苯三酸异十三醇酯。
在本实用新型的一个实施例中,悬浮颗粒的光偏振粒子是多卤化物、二氧化钛和碘硫酸奎宁中的一种。
进一步地,如上文说明,每个光偏振粒子在电厂的作用下可以重新取向,那么光偏振粒子的集合尺寸应该进行合理的选择,在本实用新型的一个实施例中,每个光偏振粒子的长度是100纳米至500纳米,直径是20纳米至100纳米。
优选地,每个光偏振粒子的长度是150nm-300nm之间,直径应在30nm-60nm之间。
因为光传输控制装置的透光率与聚合物基质层的厚度有关,所以,在本实用新型的一个实施例中,聚合物基质层的厚度为20微米至250微米,以满足光传输控制装置的透光率的要求。
在本实用新型的一个实施例中,聚合物基质层中还可加入其它添加剂,例如,加入稳定剂和/或乳化剂。
通过粘合剂间隔法组装一个2cm×2cm的光传输控制装置。其中,透明基底、Cu-rGO-csNW膜、聚合物基质层、透过率90%,方阻70Ω/sq的Cu-rGO-csNW膜和透明基底分别为玻璃、透过率90%,方阻70Ω/sq的Cu-rGO-csNW膜、含有悬浮的多卤化物的透明基质层、Cu-rGO-csNW膜和玻璃。
在110V电压(关闭状态)之前和之后(导通状态)下检测制备的光传输控制装置透射光谱。图2为本实用新型一个实施例提供的光控制装置在施加110V电压之前和之后的透射光谱图。如图2所示,光传输控制装置在756nm波长附近获得最大光学调制为49.6%,这已经可以应用到实际生活中。图3为本实用新型一个实施例提供的光控制装置在开关电压循坏下的透光率。如图3所示,该装置在高和低透过率之间的可逆切换,开和关的切换时间分别为20s和40s,可逆切换一百次以上结果显示没有显著的变化。这表示通过本实用新型的技术方案制备的光传输控制装置的开/关切换过程的具有良好的可逆性。
如果使用与上述例子中相同的条件,但使用的Cu-rGO-csNW膜的透过率降低至80%。制备的光传输控制装置的最大光学调制减少到39.1%。
综上所述,本实用新型的技术方案的有益效果是:提供一种透明导电膜,该透明导电膜具有良好的透光率和导电性,同时透明基底和铜-还原氧化石墨烯-核壳纳米线膜均是柔性材料,保证了透明导电膜的柔性,且成本低,将该透明导电膜应用到光控制装置中后,该装置的开关切换具有良好的稳定性和可逆性。
以上所述,仅为本实用新型的具体实施方式,在本实用新型的上述教导下,本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白,上述的具体描述只是更好的解释本实用新型的目的,本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种透明导电膜,其特征在于,所述透明导电膜包括:透明基底和铜-还原氧化石墨烯-核壳纳米线膜;
所述铜-还原氧化石墨烯-核壳纳米线膜沉积在所述透明基底上。
2.如权利要求1所述的透明导电膜,其特征在于,所述透明基底为玻璃或者聚合物。
3.如权利要求1所述的透明导电膜,其特征在于,所述铜-还原氧化石墨烯-核壳纳米线膜的厚度是50纳米至250纳米。
4.如权利要求1所述的透明导电膜,其特征在于,所述铜-还原氧化石墨烯-核壳纳米线膜的透光率是75%-95%。
5.如权利要求1所述的透明导电膜,其特征在于,所述铜-还原氧化石墨烯-核壳纳米线膜的方阻是10欧姆至100欧姆。
6.一种光传输控制装置,其特征在于,所述装置包括:第一透明导电膜、第二透明导电膜以及填充在所述第一透明导电膜和所述第二透明导电膜之间的聚合物基质层;
所述第一透明导电膜和/或所述第二透明导电膜是如权利要求1-5任一项所述的透明导电膜,所述聚合物基质层填充在所述第一透明导电膜的铜-还原氧化石墨烯-核壳纳米线膜和所述第二透明导电膜的铜-还原氧化石墨烯-核壳纳米线膜之间。
7.如权利要求6所述的装置,其特征在于,所述聚合物基质层的厚度为20微米至250微米。
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