[發明專利]一種柔性導電復合金屬納米線光柵材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201910288446.1
• 申請日: 2019-04-11
• 公開（公告）號: CN111812757B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 彭茹雯;范仁浩;王京;王牧
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18;G02B1/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 向妮

本發明公開一種柔性導電復合金屬納米線光柵材料，包括聚二甲基硅氧烷柔性襯底，位于所述柔性襯底上的金屬納米線光柵，以及介于金屬納米線光柵和所述柔性襯底之間的二氧化硅層。進一步還公開了該柔性導電復合金屬納米線光柵材料的制備方法。本發明克服了普通的太赫茲金屬光柵結構通常缺乏柔性且光頻透過率較低的缺點，對太赫茲、紅外與可見光超寬帶具有高光學透過率的同時還具有良好的導電性。

技術領域

本發明屬于光柵系統技術領域，具體涉及一種柔性導電復合金屬納米線光柵材料及其制備方法。

背景技術

隨著微納加工技術和人工超構材料研究的興起，使得人們可以實現金屬結構對電磁波的寬帶透射，研究表明一維金屬光柵結構可以對橫磁模太赫茲波實現寬帶的高透射，并且由于其使用的金屬材料使其能夠導電，在通電的情況下也能夠保證電磁波的寬帶高透過率。

但是由于目前一維太赫茲光柵結構使用的是金屬材料，導致其在可見光透過率比較低，柔性也不好，而在實際應用中，對光柵類光學器件有著多種多樣的需求，因此，需要提供一種可實現可見-紅外-太赫茲波段超寬帶透明的柔性導電光柵材料，這種材料也會有較大的潛在應用價值。

發明內容

為了克服普通的太赫茲金屬光柵結構通常缺乏柔性且光頻透過率較低的缺點，本發明提出一種柔性導電復合金屬納米線光柵材料，對太赫茲、紅外與可見光超寬帶具有高光學透過率的同時還具有良好的導電性。進一步還公開了該及柔性導電復合金屬納米線光柵材料的制備方法。具體技術方案如下：

方案一：一種柔性導電復合金屬納米線光柵材料，其特征在于，包括聚二甲基硅氧烷柔性襯底，位于所述柔性襯底上的金屬納米線光柵，以及介于金屬納米線光柵和所述柔性襯底之間的二氧化硅層。

作為一種優選方案，所述金屬納米線光柵為銀納米線光柵。

作為一種優選方案，所述銀納米線光柵中的銀納米線直徑為100～300nm。

作為一種優選方案，所述金屬納米線光柵的周期為30-3000微米，其中，光柵的槽寬與所述周期的比例為5％-60％。

作為一種優選方案，所述金屬納米線光柵中納米線的覆蓋率為18％～63％。

作為一種優選方案，所述柔性襯底的厚度為10～100微米。

作為一種優選方案，所述二氧化硅層的厚度為0.5～5um。

方案二：一種制備柔性導電復合金屬納米線光柵材料的方法，用于制備方案一及其優選方案所述的柔性導電復合金屬納米線光柵材料，包括以下步驟：

步驟1、在太赫茲金屬光柵模板上滴加金屬納米線乙醇分散液，經旋涂、烘干，形成至少一層金屬納米線光柵結構；

步驟2、將具有金屬納米線光柵結構的太赫茲金屬光柵模板在恒溫箱內以200～300℃加熱2～3小時；

步驟3、在所述金屬納米線光柵結構上滴加二氧化硅乙醇分散液，再經旋涂和烘干后，在金屬納米線光柵結構上形成二氧化硅層；

步驟4、將質量比為20：1～5：1的聚二甲基硅氧烷和固化劑混合液滴加到所述二氧化硅層表面，得到聚二甲基硅氧烷/二氧化硅氣凝膠/金屬納米線結構，待將其固化處理后從太赫茲金屬光柵模板上剝離，得到金屬納米線-聚二甲基硅氧烷復合結構；

步驟5、在所述復合結構的光柵四周鍍上金屬電極，得到柔性導電復合金屬納米線光柵材料。

作為一種優選方案，所述步驟3中，所述二氧化硅乙醇分散液的溶質為氣相納米二氧化硅，所述氣相納米二氧化硅的含量為2-10％。

作為一種優選方案，所述步驟1和步驟3中，烘干溫度為20～60℃，烘干時間為5～30分鐘。