[發明專利]一種利用分形幾何原理設計的金屬網格型透明電極

有效

• 申請號: 201811045939.4
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN109346212B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 李保家;王永瑛;黃立靜;李皇;李雙雙;王軼倫;王天宇;任乃飛
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H01B5/14
• 分類號: H01B5/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及光電功能材料制備領域，具體涉及一種利用分形幾何原理設計的金屬網格型透明電極。現有技術中金屬網格結構的研究主要集中在網格寬度、網格間距的優化等方面，其綜合光電性能提升空間有限；本發明借助分形幾何理論，在襯底表面沉積具有分形網格圖案的金屬網格層，通過改變金屬網格層的網格結構從而克服現有金屬網格調節方法在提升金屬網格型透明電極綜合光電性能方面的局限性，更大程度地提升其綜合光電性能。

技術領域

本發明涉及光電功能材料制備領域，具體涉及一種利用分形幾何原理設計的金屬網格型透明電極。

技術背景

透明電極是集導電和透光功能于一體的光電功能材料，因其具有高導電性,且在可見光范圍內具有很高的透光性，在平板顯示器、太陽能電池、發光二極管、低輻射玻璃、防電磁干擾透明窗等領域有著廣泛的應用。隨著光電子產業的快速發展，研究者們制備出了多種新型透明電極，如石墨烯、碳納米管、導電聚合物、銀納米線和金屬網格。

金屬網格型透明電極是利用金、銀等金屬材料在玻璃或PET襯底上形成連續的周期網格圖案，其生產成本低、制備工藝簡單、具有優良的透光性，且電阻率比產業化的氧化銦錫薄膜低，以柔性材料作為襯底時還具有較好的抗彎折性。目前，針對金屬網格型透明電極的研究主要集中于金屬材料選擇、制備工藝改進及網格結構設計。

現階段研究者們對金屬網格結構的研究主要集中在網格寬度、網格間距的優化等方面，這些方法調節空間有限，提高一方面的性能，另一方面的性能必將受損，網格間距太小時透明電極導電性很好但透光性較差，若增大網格間距提高透光性，又會使得透明電極導電性大大下降，有時甚至因測試探針可接觸點太少而無法測出導電性指標。可見，綜合透光性和導電性來看，現有技術中針對優化網格寬度、網格間距來完善金屬網格型透明電極綜合性能的成果并不顯著。能否將分形幾何原理應用到金屬網格型透明電極中，以打破單純通過改變網格寬度、間距來提高金屬網格型透明電極性能的局限性是本發明所要探索的問題。

發明內容

針對以上問題，本發明提供了一種利用分形幾何原理設計的金屬網格型透明電極，該電極借助分形幾何理論在金屬網格型透明電極襯底上沉積一種具有分形網格圖形的金屬網格層，通過改變金屬網格結構從而達到優化提高金屬網格型透明電極的綜合性能的目的。

為實現上述目的，本發明提供了一種利用分形幾何原理設計的金屬網格型透明電極，所述金屬網格型透明電極襯底上沉積具有分形網格圖形的金屬網格層，網格圖形部分與整體之間具有自相似性。

所述分形網格圖形為基于分形幾何理論方法構建正多邊形的分形幾何圖案，并以分形幾何圖案為基本單元，按透明電極外觀尺寸大小進行擴充。進一步地，本發明中所述正多邊形為等邊三角形或正方形或正六邊形。

所述分形幾何圖案包括以不同周期、不同級數、幾何圖形中的任意一種或兩種的組合。

為了很好地解釋本發明，以正多邊形圖案為例，本發明中所述的周期可以理解為若將正多邊形平均分為4個等正多邊形，所形成的周期即為4個周期，重復上述的劃分圖方法，優選地，劃分為4個周期，9周期，16周期；本發明中所述的級數可以理解為以常規正多邊形為一級分形圖，二級分形圖是在一級分形圖的基礎上，以某一規律平均劃分成多個相似圖形；重復上述的劃分圖方法，依次得到三級、四級、五級、······、N級分形圖。本發明所述的幾何圖形是指正三角形、正方形、正六邊形任意一種或兩種之間的組合。

優選地，所述的分形幾何圖案包括二級分形幾何圖案或三級分形幾何圖案或二級周期組合式分形幾何圖案；所述的二級分形幾何圖案包括正三角形二級分形幾何圖案、正方形二級分形幾何圖案、正六邊形二級分形幾何圖案。所述的二級周期組合式分形幾何圖案為將一個正方形平均分成四個大正方形，任意選取呈對角線分布的兩個大正方形并平均分成四個中正方形，另外兩個呈對角線分布的大正方平均分成九個小正方形。