[發明專利]一種復合柔性透明電極材料及其制備方法及應用

在審

• 申請號: 201910191644.6
• 申請日: 2019-03-14
• 公開（公告）號: CN109801741A
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 魏玉鵬;趙飛云;王創造;馬吉強;李慶林;申永前;王海燕
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: H01B5/14
• 分類號: H01B5/14;H01B1/02;H01B13/00;H01L51/52
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明公開了一種復合柔性透明電極材料及其制備方法及應用。本發明通過高溫液相法制備Cu納米線，并進行清洗，將清洗干凈的Cu納米線去氧化層、清洗處理后鍍銀，得到鍍銀后的Cu@Ag核殼結構納米線溶液；將Cu@Ag核殼結構納米線溶液抽濾到有機濾膜上，隨后PET薄片放在帶有Cu納米線的有機濾膜上壓制轉移，并去除有機濾膜，得到帶有Cu@Ag核殼結構納米線網絡的PET透明薄片；最后將Cu@Ag核殼結構納米線網絡轉移到PVA薄膜上，得到半包覆Cu@Ag核殼結構納米線網絡的PVA聚合物薄膜復合柔性透明電極材料。本發明Cu@Ag核殼結構納米線網絡/PVA聚合物薄膜復合柔性透明電極材料的抗氧化性好，且彎曲曲率半徑小，表面粗糙度小，更適合制備柔性有機LED器件。

技術領域

本發明屬于納米功能材料應用領域，尤其涉及一種Cu@Ag核殼結構納米線網絡/PVA聚合物薄膜復合柔性透明電極材料及其制備方法及應用。

背景技術

柔性透明導電電極是太陽能電池、LCD顯示器、OLED顯示器、觸摸屏、有機EL面板等光電器件的核心組成部分之一。與ITO、導電聚合物、碳納米管和石墨烯透明電極相比，金屬納米線網絡透明電極的導電性要好，便于制作各類柔性和彈性電極，已經成了橫跨信息和能源領域的研究熱點。

Ag納米線網絡透明電極具有比氧化銦錫(ITO)更優異的光電性能，但是Ag的價格甚至要高于銦的價格。Cu的電阻率與銀接近，且其儲量是銀的1000多倍，價格遠遠低于Ag。因此，柔性Cu納米線網絡透明電極取代ITO薄膜和Ag納米線網絡透明電極，將有很大的發展前景。然而，Cu納米線網絡作為透明電極的應用過程中，Cu納米線暴露在空氣中比Ag更容易氧化，從而導致其透明電極光電性能(方塊電阻和透光率)的急劇惡化，最終影響其透明電極的穩定性，所以，Cu納米線透明網絡電極的抗氧化性是至關重要的問題。

如何改善Cu納米線抗氧化性，提高長期穩定性，目前采取兩種途徑：第一，Cu納米線網絡上覆蓋一層抗氧化的薄膜，如石墨烯、碳納米管、聚合物等；第二，Cu納米線上包裹一層抗氧化層，如氧化鋁層、鎳層等。無論哪種方式，在制備過程中，出現工序繁瑣，不易控制，甚至部分制備工藝是以犧牲銅納米線網絡的導電性為代價的，從而最終影響其網絡透明電極的綜合光電性能。此外，Cu納米線被用于柔性透明網絡電極是借助于柔性聚合物襯底來實現的。Cu納米線與柔性聚合物襯底之間的結合力也會影響其方塊電阻，從而也會影響Cu納米線透明網絡電極的長期穩定性。隨著柔性、彈性、可穿戴器件的發展，上述單一改善Cu納米線透明網絡電極的抗氧化性的途徑并不是提高其穩定性的最佳方案，需將目前改善Cu納米線透明網絡的抗氧化性途徑與Cu納米線與襯底之間的結合力的途徑綜合起來，協同設計與構筑高穩定的柔性Cu基納米線/復合柔性透明電極材料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種Cu@Ag核殼結構納米線網絡/PVA聚合物薄膜復合柔性透明電極材料及其制備方法及應用，旨在解決現有透明電極中Cu納米線抗氧化性比Ag納米線的差、Cu納米線與基體結合比較弱等問題。

本發明是這樣實現的，一種復合柔性透明電極材料的制備方法，該方法包括以下步驟：

(1)將Cu納米線清洗干凈；

(2)將上述干凈的Cu納米線做去氧化層、清洗處理后鍍銀，得到鍍銀后的Cu@Ag核殼結構納米線溶液；

(3)將納米線溶液抽濾到有機濾膜上，隨后PET薄片放在帶有Cu納米線的有機濾膜上壓制轉移，并去除有機濾膜，得到Cu@Ag核殼結構納米線網絡的PET透明薄片；

(4)將上述將Cu@Ag核殼結構納米線網絡轉移到PVA薄膜上，最終得到半包覆Cu@Ag核殼結構納米線網絡的PVA薄膜復合柔性透明電極材料。

優選地，在步驟(1)中，所述Cu納米線通過高溫液相一步法制備得到；在步驟(1)中，所述Cu納米線清洗包括以下步驟：將Cu納米線加入正己烷中，搖晃均勻、離心，將銅線加入到正己烷和異丙醇的混合溶劑中，搖晃均勻、超聲清洗若干次。