[發明專利]一種基于銀納米線和PEDOT的紙基柔性透明電極的快速制備方法

在審

• 申請號: 201710786063.8
• 申請日: 2017-09-04
• 公開（公告）號: CN107507676A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 于海東;高磊;李林;張承武;劉志鵬;劉金華;黃維;梁瑾;歐陽啟然;郭雪英
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所32207
• 代理人: 吳頻梅

技術領域

本發明屬于納米光電材料技術領域，涉及納米材料、導電材料和導電薄膜技術領域，具體涉及一種基于銀納米線和導電高分子材料PEDOT的紙基柔性透明電極的快速制備方法。

背景技術

柔性透明電極在光電材料領域具有重要作用，如柔性顯示器、柔性觸摸屏、柔性透明加熱器、柔性光伏器件等。傳統的柔性透明電極都是以PET等難以降解的塑料作為基板，隨著電子領域的發展，電子垃圾勢必會越發嚴重，影響人類的正常生活。一維納米材料銀納米線以及導電高分子材料如PEDOT，相對于傳統的ITO(氧化銦錫)具有更好的柔韌性和低廉性，更容易進行大面積器件制備，因此在透明電極應用方面具有更好的前景。目前，單獨使用銀納米線時，所形成的導電薄膜抗剝離性能很差，但是導電性卻很好，而單獨使用PEDOT時，所形成的薄膜抗剝離性能很好，但是導電性卻有待提高。

基于堿尿素溶液制備的透明纖維素紙基板，相對于傳統的塑料基板具有更好的性能，成本更低，但是其在電子領域，尤其是光電材料領域缺少進一步的研發和應用。

所以，急需一種將透明纖維素紙應用在光電領域中的方法，實現透明柔性基板的可降解和低成本化，目前還沒有相關報道。

發明內容

本發明針對當前柔性透明電極基板難以降解的問題和傳統導電材料ITO(氧化銦錫)成本高、韌性差的問題，將透明纖維素紙基板和一維納米材料銀納米線以及導電高分子材料PEDOT相結合，制備出一種增強了電極的導電能力和電極材料的抗剝離性能的降解的柔性透明紙基電極。

為了解決上述技術問題，本發明提出的技術方案是：一種基于銀納米線和PEDOT的紙基柔性透明電極的快速制備方法，包括以下步驟：

(1)制備柔性透明紙薄膜基板；

(2)使用雙面膠帶將步驟(1)中的透明紙固定在玻璃板上；

(3)將一維納米材料銀納米線溶液均勻地旋涂在步驟(2)的透明紙基板表面；待旋涂的銀線充分干燥后，使用同樣的方法再次旋涂一層銀納米線，干燥；重復旋涂操作，使銀納米線的層數為2-6層；

(4)將導電高分子溶液聚3,4乙烯二氧噻吩PEDOT旋涂在步驟(3)中涂有銀納米線的透明紙基板表面；待旋涂的PEDOT充分干燥后，使用同樣的方法再次旋涂一層PEDOT；重復或不重復旋涂操作，使PEDOT的層數為1-10層；

(5)將所制備的透明導電紙從膠帶上剝離，得到紙基柔性透明電極；

所述步驟(3)的一維納米材料銀納米線導電薄膜的旋涂選用勻膠機，其工作條件為：轉數：布膠200-500轉，勻膠500-800轉；

所述步驟(4)的導電高分子溶液PEDOT的旋涂選用勻膠機，其工作條件為：轉數：布膠500-800轉，勻膠1000-2000轉。

進一步的，所述步驟(1)的柔性透明紙薄膜基板按照堿尿素低溫溶解方法制備，即將棉短絨溶解在預冷的堿尿素溶液中，形成黏膠溶液，涂膜固化后形成凝膠膜，經干燥后制備成透明紙。

進一步的，所述步驟(2)的雙面膠帶是為了固定透明紙，可反復使用，根據應用器件的不同選擇耐高溫膠帶。

進一步的，所述步驟(3)的一維納米材料銀納米線的長度為50μm，直徑為50nm，分散溶劑為水，濃度為2.5mg/ml。

進一步的，所述步驟(3)的一維納米材料銀納米線導電薄膜的旋涂時間：布膠時間為50-120s，勻膠時間為50-120s。

進一步的，所述步驟(4)的PEDOT溶液的型號為PH1000，無水乙醇稀釋5倍使用。

進一步的，：所述步驟(4)的導電高分子溶液PEDOT的旋涂選用勻膠機的旋涂時間：布膠時間為50-120s，勻膠時間為50-120s。

進一步的，所述步驟(3)和步驟(4)中銀納米線薄膜和PEDOT薄膜制備后，均在室溫下進行徹底干燥，干燥時間為15-20min。

有益效果：

1.使用納米纖維素紙作為電極基板，成本低廉，能夠降解，在電極或者其制備的器件使用結束或損壞后，能夠降解，對環境無污染。

2.所制備的銀納米線和PEDOT結合的復合電極，相對于二者單獨使用時其導電性大大提高。PEDOT的使用，填充了單獨使用銀納米線成膜時銀線之間的空隙，使其導電性能進一步提升，同時，PEDOT作為一層高分子薄膜，保護了銀線，增強了電極材料整體的抗剝離性能。使得所制備的復合電極既具有優異的導電性能又具有良好的抗剝離能力。

3.所制備的柔性透明電極在反復彎折和使用膠帶剝離的條件下，依然具有良好的導電能力，導電性能穩定。

附圖說明