[發明專利]基于銀納米線的透明導電薄膜及其制備方法

無效

• 申請號: 200910112925.4
• 申請日: 2009-12-08
• 公開（公告）號: CN102087886A
• 公開（公告）日: 2011-06-08
• 發明（設計）人: 曾小燕;盧燦忠
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: H01B5/14
• 分類號: H01B5/14;H01B13/00;B82B1/00;B82B3/00
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技術領域

本發明提供一種基于銀納米線的透明導電薄膜的結構及其制備方法。?

背景技術

透明導電薄膜是具有較高可見光透過率和一定導電能力的功能薄膜，作為透明電極被廣泛應用于液晶顯示器、觸摸屏、電致發光器件和薄膜太陽能電池中，以及作為防靜電涂層和電磁屏蔽層。透明導電膜能夠同時實現高的可見光透過率和較高的電導率，因此能夠保證可見光子和載流子的同時傳輸。到目前為止，使用歷史最長、綜合性能最好的透明導電材料是錫摻雜氧化銦(ITO)，能夠在可見光透過率為80％的情況下達到方阻值小于10Ω，電阻率低于1.5×10^-4Ωcm^-1。但是ITO面臨著如下幾個嚴重的問題。第一，全球銦資源即將消耗完畢，價格節節攀升，這種狀況隨著LCD平板顯示市場和薄膜太陽能電池市場和產能的快速擴張而進一步加劇；第二，需要昂貴的真空鍍膜設備并且在較高的基片溫度下才能制備獲得高質量的ITO薄膜，設備投資巨大；第三，需要沉積在柔性基板上時，基片溫度通常要小于200℃，質量難以達到最佳，而且在使用過程中隨著基片的彎曲，ITO容易開裂破壞。?

為了克服這些困難，大學和工業界開發出了多種新型的透明導電薄膜材料，其中最典型的例子是導電聚合物、鋁摻雜氧化鋅(AZO)、碳納米管(CNT)和石墨烯透明導電薄膜。然而，導電聚合物的電導率低、在可見光區域具有較強的吸收、化學穩定性差；鋁摻雜氧化鋅和ITO同樣有著容易開裂的問題，而且由于氧化鋅是兩性氧化物，化學和環境穩定性不夠好；而碳納米管透明導電薄膜由于碳納米管之間的接觸電阻較大，難以同時實現低的方塊電阻和高的可見光透過率。以往的導電納米線(納米管)與可見光透明聚合物構成的導電復合材料，大多把導電納米線(納米管)與聚合物按照一定的比例均勻混合、分散形成特定形狀的塊體、纖維或者薄膜。由于有機聚合物能夠阻礙納米線(納米管)之間的電子傳輸，所以為了實現高導電能力就要求導電納米線(納米管)的混合比例要求較高，但不可避免地降低了可見光透過率。文獻(S.De等，Silver?nanowire?networks?as?flexible，transparent，conducting?films：extremely?high?DC?to?optical?conductivity?ratios，Acs?Nano?3(2009)1767-1774)報道了一種在聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜上制備銀納米線導電層的方法，但是銀納米線與PET之間的附著力差，導電層容易被粘起破壞，而且表面不夠平坦，表面起伏可能高達100納米～300納米，?距離實際應用仍有相當差距。此外，能夠與銀納米線形成較均勻導電網絡的基片集中在表面能較高的基片，而銀納米線與低表面能的有機聚合物基片的結合能力不好，難以形成均勻、牢固的銀納米線導電層，因此基片選擇的范圍受到了一定程度的限制。?

所以，開發出可見光透過率高、方塊電阻小、能夠在柔性襯底上穩定使用和化學穩定性好的新型透明導電薄膜，在抗靜電、電磁屏蔽、太陽能電池、觸摸屏、柔性顯示和電子紙領域具有應用價值，經濟和社會效益很好。?

發明內容

本發明提出一種基于銀納米線的透明導電薄膜及其制備方法。?

包括基板、粘附層及銀納米線導電層，其特征在于：基板與銀納米材料導電層之間布設有粘附層，通過粘附層牢固地粘結基板和銀納米線導電材料。在銀納米線連續導電網絡之上可以覆蓋導電聚合物，以減少表面粗糙度。?

銀納米線的高長徑(＞100)比有利于在基片上形成高性能的連續導電網絡的同時具有一定的可見光透過率。根據Xia等人提出的方法(Polyol?synthesis?of?uniform?silver?nanowires：Aplausible?growth?mechanism?and?the?supporting?evidence，Nano?Letters?3(2003)955-960)，硝酸銀被乙二醇還原，在聚乙烯吡咯烷酮的作用下形成銀納米線結構，其結構和微觀形貌如圖1所示。把銀納米線均勻分散在液體介質中，然后可以采用多種方法均能夠在基片形成均勻的銀納米線導電網絡。銀納米線和基片的結合牢固程度和基片表面能量和表面化學鍵狀況密切相關。普通浮法玻璃、PET、PMMA、PC、PTFE和和硅橡膠表面與銀納米線的結合不牢固，使得一方面難以在這些基片上形成均勻的銀納米線導電網絡；另外一方面即使在這些基片上面形成了銀納米線的導電網絡，銀納米線也容易被粘起或被水平方向的摩擦力破壞。?