[發明專利]一種納米銀線的制備方法

有效

• 申請號: 201410046686.8
• 申請日: 2014-02-10
• 公開（公告）號: CN103752848A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 周志華
• 申請（專利權）人: 南昌歐菲光科技有限公司;深圳歐菲光科技股份有限公司;蘇州歐菲光科技有限公司
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B82Y40/00;D01D5/00
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 劉芳

技術領域

本發明屬于納米材料制備技術領域，具體涉及一種納米銀線的制備方法。

背景技術

納米線作為一種納米尺度的線，是在橫向上被限制為100納米以下（縱向沒有限制）的一維結構。納米銀線除了具備銀優良的導電性之外，由于納米級別的尺寸效應，其還具有優異的透光性和抗彎折性，因此被視為是最有可能替代傳統氧化銦錫（ITO）透明電極的材料。相對傳統的ITO透明導電材料，納米銀線具有用量低、價格便宜等優勢，因此可廣泛應用于各種透明導電材料，如柔性太陽能電池、電容屏導電材料等，從而為實現柔性、可彎折LED顯示、觸摸屏等提供了可能。

目前，納米銀線的制備方法大體包括以下幾種：模板法、仿生合成法、多元醇法、濕化學法、水熱法、分子自組裝誘導法、電化學法等（Z.Jiang,z.Xie,and?et?al.,Chem.Phys.Lett.,374(2003)645;Y.Yin,and?et?al.Chem.Mater.14(2002)4736;Y.Xia,Science,298(2002)2176;E.Branun,Y.Eichen,and?et?al.J.Am.Chem.Soc.,123(2001)10397;K.K.Caswell,C.M.Bender,and?et?al.,Nano?Lett.,3(2003)667;Z.Wang,J.Liu,and?et?al.,Chem.Eur.J.,11(2005)160;Y.Gao,P.Jiang,and?et?al.,J.Phys.Chem.B,108(2004)12877）。以上幾種方法雖各具特點，但在某種程度上都存在著制備量少、成本高、需要昂貴的儀器設備以及工藝過程過長等問題，尤其是利用上述方法所制備的納米銀線均一性較差，直徑和長度均不可控，從而導致利用其制備的柔性光電材料的電阻均一性和彎折性較差。

靜電紡絲是一種利用聚合物溶液或熔體在強電場作用下形成噴射流進行紡絲加工的一種工藝，其原理具體為：噴射裝置中聚合物溶液或熔融液（紡絲液）在力的作用下,受表面張力作用而保持在噴嘴處的高分子液滴,在高壓電場誘導下表面聚集電荷,受到一個與表面張力方向相反的電場力，當電場逐漸增強時,噴嘴處的液滴由球狀被拉長為錐狀,形成所謂的泰勒錐(Taylorcone)，而當電場強度增加至一個臨界值時,電場力就會克服液體的表面張力而從泰勒錐中噴出；噴射流在高電場的作用下發生震蕩而不穩,產生頻率極高的不規則性螺旋運動，在高速震蕩中,噴射流被迅速拉細,溶劑也迅速揮發,最終形成直徑在nm級的纖維,并以隨機的方式散落在收集裝置上；當纖維絲沉積到一定厚度時，形成納米纖維的無紡布。

靜電紡絲是制備聚合物納米纖維的理想方法，其具有制造裝置簡單、紡絲成本低廉、可紡物質種類繁多、工藝可控等優點。目前，利用靜電紡絲技術已經制備出了種類豐富的有機納米纖維，然而其在制備無機納米纖維、特別是金屬纖維方面還基本處于起始階段。因此，利用靜電紡絲制備均一性良好的納米銀線，進而開發耐彎折性優異的透明導電材料，是一個十分重要的課題。

發明內容

本發明提供一種納米銀線的制備方法，其操作簡單、可控性強，能制得尺寸均一且具有優異的耐彎折性能的納米銀線。

本發明提供的一種納米銀線的制備方法，包括如下步驟：

1）將水溶性高分子聚合物溶解于銀鹽溶液后，向溶液中加入添加劑，制得紡絲液；

2）將所述紡絲液進行靜電紡絲，制得納米纖維；

3）將所述納米纖維還原成納米銀線；

其中，所述添加劑包括鈦酸丁酯和乙酰丙酮，并且所述添加劑中鈦酸丁酯與乙酰丙酮的體積比為1：0.5～5。

本發明的納米銀線的制備方法，通過添加特定的添加劑，使水溶性高分子聚合物能夠良好地溶解并且均勻地分散于銀鹽溶液中，從而有利于保證納米纖維及納米銀線的均一性及尺寸可控性。

進一步地，所述添加劑中鈦酸丁酯與乙酰丙酮的體積比優選為1：0.5～3，進一步優選為1：1～2。

進一步地，所述添加劑與所述銀鹽溶液的體積比為1～20：100，優選為1～10：100，進一步優選為4～6：100。

根據本發明所述的制備方法，所述水溶性高分子聚合物的重均分子量范圍為2萬～400萬，優選為4萬～200萬，進一步優選為4萬～50萬，更進一步優選為8～15萬，例如8萬、10萬；選擇具有適當分子量的所述水溶性高分子聚合物，更利于靜電紡絲工藝的實施，并獲得均一且尺寸可控的納米纖維。