[發明專利]柔性透明導電薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 202011015699.0
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112201408B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 王凱卿;金云霞;肖斐
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00
• 代理公司: 上海晨皓知識產權代理事務所(普通合伙) 31260
• 代理人: 成麗杰

本發明屬于柔性電子材料技術領域，公開了一種柔性透明導電薄膜的制備方法，包括：在剛性基底上，進行次序可變的涂布金屬納米線薄膜步驟和覆蓋掩模步驟；使對應于掩模鏤空區域的金屬納米線薄膜結合氧化石墨烯層，和/或使對應于掩模覆蓋區域的金屬納米線薄膜結合氧化石墨烯層；使用表面可粘附的柔性基底，粘附結合有氧化石墨烯層的金屬納米線薄膜，并從剛性基底或掩模上剝離，得到具有掩模鏤空區域圖案的柔性透明導電薄膜和/或具有掩模覆蓋區域圖案的柔性透明導電薄膜。本發明的方法可選擇性地將銀納米線薄膜圖案由剛性基底向柔性基底無損轉移，從而實現柔性透明導電薄膜的制備，且制備得到的柔性透明導電薄膜具有良好的圖案精度和光電性能。

技術領域

本發明屬于柔性電子材料技術領域，特別涉及一種柔性透明導電薄膜的制備方法。

背景技術

透明導電薄膜圖案是電子器件的重要組成部分，在觸控顯示、有機電致發光、有機太陽能電池、電磁屏蔽等領域應用廣泛。目前使用最為普遍的透明導電材料是氧化銦錫(ITO)，但是ITO通過氣相濺射工藝制備，原料浪費嚴重，加之銦原料稀缺，造成高導電ITO成本高昂。此外，ITO的高溫退火工序限制了很多透明聚合物基底的使用，加之ITO的耐彎折性能很差，導致ITO無法滿足柔性電子的需求。作為ITO的柔性替代材料，在柔性透明基底上形成銀納米線薄膜圖案的柔性透明導電薄膜，具有優良的透光性、導電性和耐彎折性，在柔性電子中具有廣闊前景。

然而，柔性透明基底上銀納米線薄膜圖案的制備仍然面臨許多問題。采用光刻、等離子體刻蝕等方法制備銀納米線薄膜圖案，存在工藝和設備復雜、化學材料消耗和污染嚴重、成本高昂等缺點。采用噴墨、絲網印刷、凹版印刷等方法制備銀納米線薄膜圖案則存在油墨合成與設備復雜、圖案精度和規模生產受限、薄膜需要后續處理等缺點。更關鍵的是，對柔性基底而言，上述方法受到諸多限制，例如刻蝕方法、高溫處理可能對柔性基底造成損傷，銀納米線油墨在很多柔性基底上成膜性差等。部分柔性透明基底(如PDMS)由于疏水性難以在其上直接沉積銀納米線薄膜，需要較長時間的等離子體親水處理后才能進行銀納米線薄膜的沉積，由此造成工藝、設備復雜和能源浪費；而基于基底親疏水處理制備薄膜圖案的方法也存在同樣缺點。

在剛性基底上制備銀納米線薄膜之后，將圖案化的銀納米線薄膜向柔性基底轉移，是制備柔性透明導電薄膜的可選方法之一。但是，一方面，如何實現銀納米線薄膜圖案從剛性基底向柔性基底的無損轉移是技術難點。以旋涂、噴涂、刮涂等方法在玻璃基底上直接沉積的銀納米線薄膜，銀納米線與玻璃基底存在粘附性，雖然經3M膠帶粘附力測試后導電性能驟減，但仍有相當部分存留在玻璃基底上，且3M膠帶粘撕轉移部分不能形成導電網絡。即使將柔性聚合物前體涂布在薄膜表面，固化后剝離，仍有相當部分銀納米線不能轉移至柔性基底，剝離過程的應力亦會造成網絡損傷，導致柔性基底上的銀納米線網絡不導電或者弱導電。現有技術中，通常采用真空抽濾法制備銀納米線薄膜，銀納米線薄膜由濾膜轉移至玻璃基底后粘附較弱，柔性基底材料涂覆在薄膜表面，固化后剝離，銀納米線可完整轉移至柔性基底。但該過程涉及的真空抽濾法在實際生產中工藝繁瑣，難以規模化應用。另一方面，如何實現薄膜特定圖案的選擇性轉移，目前尚無理想的方法。無論是先在剛性基底制備圖案，然后轉移至柔性基底，還是采用凹版印刷等方法向柔性基底印刷油墨，所采用的傳統圖案技術都存在技術、設備和材料上的難題。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提供一種柔性透明導電薄膜的制備方法，該方法可選擇性地將銀納米線薄膜圖案由剛性基底向柔性基底無損轉移，從而實現柔性透明導電薄膜的制備。

為解決上述技術問題，本發明的實施方式提供了一種柔性透明導電薄膜的制備方法，其包括如下步驟：在剛性基底上，進行次序可變的涂布金屬納米線薄膜步驟和覆蓋掩模步驟，所述掩模具有鏤空區域和覆蓋區域；使對應于所述掩模鏤空區域的金屬納米線薄膜結合氧化石墨烯層，和/或使對應于所述掩模覆蓋區域的金屬納米線薄膜結合氧化石墨烯層；使用表面可粘附的柔性基底，粘附結合有氧化石墨烯層的金屬納米線薄膜，并從剛性基底或掩模上剝離，得到具有掩模鏤空區域圖案的柔性透明導電薄膜和/或具有掩模覆蓋區域圖案的柔性透明導電薄膜。