[發(fā)明專利]一種碳焊結(jié)構(gòu)單壁碳納米管柔性透明導(dǎo)電薄膜及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610459221.4
• 申請(qǐng)日: 2016-06-22
• 公開（公告）號(hào): CN107527673B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯鵬翔;蔣松;劉暢;成會(huì)明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號(hào): H01B1/04
• 分類號(hào): H01B1/04;H01B13/00;C23C16/26;C23C16/44
• 代理公司: 沈陽(yáng)優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發(fā)明涉及高性能柔性透明導(dǎo)電薄膜制備領(lǐng)域，具體為一種碳焊結(jié)構(gòu)單壁碳納米管柔性透明導(dǎo)電薄膜及制備方法。在浮動(dòng)催化劑化學(xué)氣相沉積法生長(zhǎng)單壁碳納米管的過(guò)程中，通過(guò)降低催化劑和碳源濃度及在恒溫區(qū)的停留時(shí)間，使得部分被催化劑分解的碳源形成sp²碳島，焊接在單根單壁碳納米管間的交叉點(diǎn)，最終形成具有sp²碳島焊接結(jié)構(gòu)的單壁碳納米管薄膜，該結(jié)構(gòu)薄膜具有優(yōu)于柔性基底上ITO薄膜的光電性能、化學(xué)穩(wěn)定性和柔性。本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)制備碳焊結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)的單根碳納米管，降低了碳納米管間的接觸電阻、抑制了管束形成及對(duì)光的大量吸收，獲得了高性能柔性透明導(dǎo)電薄膜，對(duì)于推動(dòng)碳納米管薄膜在高性能光電器件領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高性能柔性透明導(dǎo)電薄膜制備領(lǐng)域，具體為一種碳焊結(jié)構(gòu)單壁碳納米管柔性透明導(dǎo)電薄膜及制備方法。

背景技術(shù)

透明導(dǎo)電薄膜是觸摸屏、平板顯示器、光伏電池、有機(jī)發(fā)光二極管等電子器件的重要組成元件。目前，氧化銦錫(ITO)是商業(yè)應(yīng)用最成熟的透明導(dǎo)電薄膜，但稀有金屬銦的日益減少使得ITO成本逐漸增加；另一方面，隨著柔性電子的興起，ITO的脆性無(wú)法滿足未來(lái)應(yīng)用的需求。由于良好的光電性能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、柔性等特性，單壁碳納米管交織而成的二維網(wǎng)絡(luò)透明導(dǎo)電薄膜以其高的透明導(dǎo)電性以及優(yōu)異的柔韌性等特點(diǎn)，有望取代資源稀缺、脆性的銦錫氧化物成為新一代透明導(dǎo)電薄膜而獲得廣泛應(yīng)用。

目前，制備單壁碳納米管柔性透明導(dǎo)電薄膜的方法主要有兩種。一種為濕法(溶液法)，即先將單壁碳納米管分散于溶液中，再采用過(guò)濾、噴涂、懸涂或印刷等方法將單壁碳納米管沉積在柔性基底上。該方法的局限性在于分散單壁碳納米管的物理和化學(xué)過(guò)程會(huì)破壞碳納米管的本征結(jié)構(gòu)、引入表面活性劑等污染物，從而降低所獲得透明導(dǎo)電薄膜的性能。另一種為干法，即在生長(zhǎng)單壁碳納米管的反應(yīng)系統(tǒng)尾端安裝收集裝置，將生長(zhǎng)的單壁碳納米管直接收集在多孔基底上；再經(jīng)壓印過(guò)程將碳納米管轉(zhuǎn)移到柔性基底上形成透明導(dǎo)電薄膜(文獻(xiàn)1，Kaskela A,Nasibulin A G,Timmermans M Y,et al.Aerosol-synthesized SWCNTnetworks with tunable conductivity and transparency by a dry transfertechnique[J].Nano letters,2010,10(11)：4349-4355.)；該方法的優(yōu)勢(shì)在于保持了碳納米管的本征結(jié)構(gòu)及不引入污染，并且低耗、簡(jiǎn)單、易于規(guī)模化生產(chǎn)。因此，干法制備碳納米管透明導(dǎo)電薄膜的研究取得了一系列的進(jìn)展，比如減小管束尺寸、降低接觸電阻、圖案化等(文獻(xiàn)2，Mustonen K,Laiho P,Kaskela A,et al.Uncovering the ultimate performanceof single-walled carbon nanotube films as transparent conductors[J].AppliedPhysics Letters,2015,107(14)：143113.文獻(xiàn)3，F(xiàn)ukaya N,Kim D Y,Kishimoto S,etal.One-step sub-10μm patterning of carbon-nanotube thin films for transparentconductor applications[J].ACS nano,2014,8(4)：3285-3293.)。