[發明專利]一種基于微立體光刻技術制備柔性透明導電薄膜的方法

有效

• 申請號: 202011640019.4
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112768141B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 陳小明;王碩;邵金友;王春江;張潔;李祥明;田洪淼
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00;B33Y30/00;B33Y80/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 楊曄

一種基于微立體光刻技術制備柔性透明導電薄膜的方法，在潔凈襯底上制造出具有溝槽結構的可溶性光敏樹脂模具；在其溝槽結構中刮涂導電漿料，形成嵌入在可溶性光敏樹脂模具中的導電網絡；將可溶性光敏樹脂模具在溶解劑中溶解以去除模具，得到裸露在潔凈襯底表面的導電網絡；在具有導電網絡的潔凈襯底上旋涂柔性透明聚合物，然后抽真空保證導電網絡良好地嵌入在柔性透明聚合物中，固化柔性透明聚合物；將固化好的柔性透明聚合物從潔凈襯底上揭下，嵌入在柔性透明聚合物中導電網絡伴隨柔性透明聚合物一起從潔凈襯底上揭下，從而形成柔性透明導電薄膜；解決使用導電漿料的局限性，提供了通過結構設計提高導電薄膜性能的方法；具有成本低廉、工藝簡單、適用性廣、可大規模、大面積制造的優點。

技術領域

本發明屬于柔性電子器件技術領域，特別涉及一種基于微立體光刻技術制備柔性透明導電薄膜的方法。

背景技術

透明導電膜在可見光范圍內具有高的透過率和高的導電率，在發光器件、傳感器、顯示器、電磁屏蔽、防靜電膜等領域具有廣泛的應用。目前，已經在市場上大規模商品化的柔性導電膜主要是基于金屬材料與柔性基底的金屬型導電薄膜，應用最廣泛的是ITO透明導電薄膜，但是該材料比較脆，且制備溫度較高；此外因為膜中含有金屬In，是一種稀有金屬，既稀缺、價格昂貴成本高，又有毒，會污染環境。因此探索新型無毒的材料和簡單的工藝，制造綠色環保、成本低廉、性能良好的柔性透明導電薄膜具有重要意義。

傳統制備柔性透明導電薄膜的方法主要分為物理沉積技術和化學沉積技術兩大類，其中物理沉積技術主要包括離子鍍膜、真空蒸發鍍膜、磁控濺射、絲印和噴墨打印法等；化學沉積技術主要包括化學氣相沉積、溶膠凝膠、噴霧熱解以及分子束外延等。過去制備ITO薄膜使用最多的為磁控濺射鍍膜法，考慮到ITO薄膜的上述缺點，近年來一些研究通過將納米級導電材料，如石墨烯、碳納米管、銀納米顆粒等材料溶解在溶劑中形成導電漿料，通過打印或印刷的方式沉積在柔性透明襯底上，實現柔性透明導電薄膜的制備。這種方法的缺陷是會受打印和印刷工藝制約，存在分辨率較低或者導電漿料不能用于打印的情況。因此最近的一些研究通過壓印技術在柔性基底上制備溝槽結構，或者通過光刻得到模板后翻模得到溝槽結構后，然后將導電漿料填充到溝槽結構中或者通過蒸鍍、濺射金屬等方法制備得到柔性透明導電薄膜。而這種方法存在成本高、光刻工藝復雜，受光刻掩模版或壓印模具的制作限制，不能實現大規模、大面積制造等問題，并且每次更改柔性透明導電膜內部導電通路結構，都要重新制作掩模版或者壓印模具，成本高且周期長。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種基于微立體光刻技術制備柔性透明導電薄膜的方法，解決了部分導電漿料不能用于打印或印刷等制備技術的問題，任意導電漿料都可適用，且可以設計三維形狀結構的導電網絡，具有成本低廉、工藝簡單、適用性廣、可大規模、大面積制造的優點。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于微立體光刻技術制備柔性透明導電薄膜的方法，具體步驟如下：

第一步：將潔凈襯底3置于微立體光刻3D打印系統的打印平臺上并固定，然后用可溶性光敏樹脂作為3D打印材料，在潔凈襯底3上打印具有溝槽結構1的可溶性光敏樹脂模具2；

第二步：使用醫用刮刀將導電漿料刮入可溶性光敏樹脂模具2的溝槽結構1中，填滿溝槽，然后將其置于60-80℃烘臺上加熱5-15分鐘，固化導電漿料，形成嵌入在可溶性光敏樹脂模具2中的導電網絡4；

第三步：將第二步中內部形成了導電網絡4的可溶性光敏樹脂模具2置于質量濃度1-3％NaOH溶液中，浸泡1.5-2.5h溶解可溶性光敏樹脂模具2，得到裸露在潔凈襯底3表面的導電網絡4，用去離子水輕輕沖洗殘余的NaOH溶液后，置于60-80℃的烘臺上加熱5-15分鐘烘干導電網絡4；