[發明專利]一種復合透明導電薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201610643718.1
• 申請日: 2016-08-08
• 公開（公告）號: CN106251946B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 馬金鑫;姜浩;徐鑫
• 申請（專利權）人: 重慶墨希科技有限公司
• 主分類號: H01B5/14
• 分類號: H01B5/14;H01B13/00
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司11212
• 代理人: 楊立,賴麗娟

技術領域

本發明涉及透明導電薄膜制備領域，詳細地，涉及復合導電薄膜及其制備方法。

背景技術

透明導電材料是很多電子器件的重要組成部分，如觸摸屏、顯示器、電子紙、太陽能電池等。隨著科技的進步，利用柔性透明導電材料制造可卷曲、可折疊的電子產品成為新的發展趨勢。

在透明導電材料領域，傳統的氧化銦錫(ITO)，面臨著相應原礦石日漸枯竭的問題；同時，氧化銦錫制備的導電薄膜彎折時會出現脆性斷裂與破碎，表面電阻升高的問題。難以適應柔性電子設備的發展需求。

近年來，研究人員開發出了銀納米線和CVD石墨烯透明導電薄膜用以替代ITO，并取得了顯著進展。然而，銀納米線存在問題：1.裸露于表面的銀線易被氧化，而出現表面電阻升高的問題；2.導電網絡，精細圖案，斷路；3.持續電流，搭接點熔斷。石墨烯的問題是：化學氣相沉積(CVD)技術制備的大面積石墨烯透明導電薄膜為多晶結構，晶疇間高阻抗晶界導致石墨烯薄膜產品方阻偏高。目前，通常采用化學摻雜工藝，提高薄膜的導電性，降低方阻。但摻雜劑多為小分子，在經過水洗、高溫處理等工序時，摻雜劑分子發生一系列物理化學變化而損失，導致薄膜方阻持續上升。故單獨銀納米線或CVD石墨烯導電膜實際應用于透明導電材料領域面臨巨大挑戰。

為進一步解決銀納米線和CVD石墨烯的上述問題，可將兩者相互復合，一方面，銀納米線與石墨烯復合，效果明顯，復合方阻明顯下降；另一方面，表面的石墨烯不僅可以有效保護銀線，阻止氧化，還可以提高導電薄膜表面電流的均勻性。目前，公開報道的大多是銀納米線與氧化石墨烯(GO)復合的方法。GO是以天然石墨為原料，通過化學氧化剝離制備的，殘留有少量的強氧化性物質，會對銀納米線產生緩慢刻蝕；此外，GO導電性差，兩者復合 以銀納米線導電為主，過多的GO反而會降低復合導電性，同時降低透光率；而還原氧化石墨烯的方法，或者效率較低，或者毒性較大。銀納米線與CVD石墨烯薄膜復合也有見報道，但存在諸多問題需要解決，例如，不能大面積批量化復合制備，CVD石墨烯轉移缺陷多，銀納米線和CVD石墨烯接觸阻抗高等。

為解決銀納米線與CVD石墨烯復合的問題，本發明以液態光固化材料為兩者復合介質，同時對銀納米線分散體系及復合工藝進行優化，實現了銀納米線和石墨烯大面積批量化復合制備，保證CVD石墨烯轉移完整性，同時降低兩者間接觸阻抗，復合導電性能優異。

發明內容

為解決銀納米線與CVD石墨烯復合的問題，本發明以液態光固化材料為兩者復合介質，同時對銀納米線分散體系及復合工藝進行優化，實現了銀納米線和石墨烯大面積批量化復合制備，保證CVD石墨烯轉移完整性，同時降低兩者間接觸阻抗，復合導電性能優異。

本發明所要解決的技術問題是：通過復合導電薄膜，其包含底層的銀納米線和表層的石墨烯，通過涂布工藝制備銀納米線和(CVD技術生長的)石墨烯復合導電層，以及通過液態光固化材料(LLC，Liquid Light-curing Coating)貼合、固化、轉移技術實現銀納米線和石墨烯復合導電層轉移到透明基材，從而使制備的石墨烯和銀納米線復合透明導電薄膜的低方阻與高透過率均勻可控，同時具有改善的耐水、熱穩定性。

本發明解決上述技術問題的技術方案：一種復合透明導電薄膜的制備方法，該制備方法包括如下步驟：

S1.采用化學氣相沉積方法在金屬襯底表面催化生長單晶子層石墨烯膜，得到石墨烯膜-金屬襯底的結構I；

S2.提供一種透明柔性透明基底，涂布銀納米線并烘干，獲得銀納米線-柔性透明基底的復合結構Ⅱ；

S3.在復合結構Ⅱ表面繼續均勻涂布液態光固化材料，得到液態光固化涂層-銀納米線-柔性透明基底的復合結構Ⅲ；

S4.將復合結構Ⅲ中的液態光固化涂層與復合結構Ⅰ的石墨烯膜對準壓合，得到柔性透明基底-銀納米線-液態光固化涂層-石墨烯膜-金屬襯底的復合結構Ⅳ；

S5.對復合結構Ⅳ進行輻照，使液態光固化涂層轉變為固態，得到柔性透明基底-銀納米線-固態光固化涂層-石墨烯膜-金屬襯底的復合結構Ⅴ；

S6.通過電化學法剝離方法，將復合結構Ⅴ中的金屬襯底分離，得到具有柔性透明基底-銀納米線-固態光固化涂層-石墨烯膜的復合導電柔性薄膜。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，所述步驟S1中，所述石墨烯膜的單層占比為90～96％，石墨烯膜單晶尺寸為5～100μm。

進一步，所述步驟S2中，所述的銀納米線分散液為水性分散液，該銀納米線分散液且其中加入納米級乳。