[發明專利]一種柔性可彎曲的氧化亞銅薄膜及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201810170784.0
• 申請日: 2018-03-01
• 公開（公告）號: CN108585019A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 徐偉;夏鵬
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: C01G3/02
• 分類號: C01G3/02;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

本發明屬于功能薄膜技術領域，具體為一種柔性可彎曲的氧化亞銅薄膜及其制備方法和應用。本發明以硫氰酸亞銅薄膜為前體，在堿溶液中浸泡處理，通過化學反應原位制備得到柔性可彎曲的氧化亞銅薄膜；具體步驟為：在柔性基底上先沉積銅膜；然后將銅膜浸入到硫氰酸鹽溶液中，通過化學反應在塑料基底上形成硫氰酸亞銅薄膜；再將硫氰酸亞銅薄膜浸入到堿溶液中反應，即得到在塑料基底表面上原位形成的氧化亞銅納米線薄膜。該薄膜易于大面積規模化生產，耐彎曲，可折疊，結構和性能穩定。這種柔性的無機半導體薄膜，在柔性功能材料和柔性器件領域有廣泛的應用價值。

技術領域

本發明屬于功能薄膜技術領域，具體涉及一種柔性可彎曲的氧化亞銅薄膜及其制備方法和應用。

背景技術

氧化亞銅（Cu₂O）是一種低成本半導體材料，在光催化、傳感器、超級電容器、鋰離子電池等眾多領域都有廣泛的應用。氧化亞銅由于其帶隙為2.17電子伏特，成為非常有競爭力的太陽能電池材料。

相對于有機和聚合物材料，無機材料通常比較穩定，但是比較脆。脆性是無機材料的共性，能否研制出可彎曲又有韌性的無機材料是人們一直在努力的目標之一。隨著可穿戴電子、特別是可拉伸電子材料的發展，開發出柔性的無機半導體材料越來越受到科學界和工業界的重視。

本發明證明氧化亞銅納米線薄膜具有很好的柔性和可彎曲性，并且與有機基底的附著力也很強，是一種難得的可彎曲無機材料。 [（1）徐偉，肖星星，夏鵬，一種氧化亞銅納米線多孔薄膜及其制備方法和應用，發明專利: 2014100140030]。

發明內容

本發明目的在于提出一種柔性可彎曲的氧化亞銅薄膜及其制備方法和應用。

本發明提出的柔性可彎曲的氧化亞銅薄膜，由氧化亞銅納米線通過自發堆積形成，納米線寬度小于80納米。

本發明提出的柔性可彎曲的氧化亞銅薄膜的制備方法，以硫氰酸亞銅（CuSCN）薄膜為前體，在堿溶液中浸泡處理，通過化學反應原位制備；具體步驟為：

在柔性基底上先沉積銅膜（厚度：50-200納米）；然后將銅膜浸入到硫氰酸鹽溶液（濃度：0.5~50 毫摩爾/升）中，浸泡1~24小時，通過化學反應在塑料基底上形成硫氰酸亞銅薄膜；然后用去離子水充分洗滌，再將硫氰酸亞銅薄膜浸入到堿溶液（濃度： 5~20毫摩爾/升）中反應1~24小時，取出薄膜，用去離子水充分洗滌，再干燥，即得到在塑料基底表面上原位形成的氧化亞銅納米線薄膜。

本發明中，所述柔性基底可采用塑料基底、金屬箔、織物、紙質基底之一種。

本發明中，所述硫氰酸鹽可采用硫氰酸銨（NH₄SCN）、硫氰酸鈉（NaSCN）、硫氰酸鉀（KSCN）、硫氰酸鋰（LiSCN）之一種，或者其中幾種的混合物。

本發明中，所述堿溶液可采用氫氧化鈉（NaOH）、氫氧化鉀（KOH）之一種。

掃描電子顯微鏡（SEM）觀察證實絕大多數納米線寬度在80納米以下，長度可達1微米或更長，納米線隨機堆積成膜。X-射線衍射（XRD）分析數據證明該納米線薄膜是氧化亞銅。

實驗證明，沉積在柔性基底上的氧化亞銅納米線薄膜，很容易做成大面積柔性薄膜，具有很好的柔性和可彎曲性，而且與基底的結合力也很強，薄膜結構穩定。彎曲和對折實驗證明氧化亞銅納米線薄膜不會從塑料基底上脫落。研究還發現，氧化亞銅納米線薄膜在各種嚴酷條件下仍然保持很好的結構穩定性和表觀穩定性。

納米壓痕測試和納米劃痕測試實驗也證明，氧化亞銅納米線薄膜和塑料基底之間的附著力很大，因此能夠穩定附著在塑料基底上。