[發明專利]一種高性能大面積柔性透明電極及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110104205.4
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112927862B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 朱曉陽;李紅珂;孫鑾法;齊習猛;蘭紅波;李政豪
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00;H01B5/14
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

本發明涉及一種高性能大面積柔性透明電極及其制備方法和應用。具體步驟為：1)利用電場驅動噴射微納3D打印技術，以金屬納米漿料為打印材料，在打印襯底上通過微納3D多層打印的方式打印出金屬圖案化結構，然后將金屬圖案化結構進行固化燒結處理；2)PDMS凹模的轉印；3)UV光刻膠凸模的轉印；4)復合軟模具的制備；5)嵌入式柔性透明導電薄膜的制備。實現了直徑尺寸10?15μm，高寬比0.5～4.0的微結構制造，可制得高透光率、低方阻的透明電極結構。

技術領域

本發明屬于透明電極制造技術領域，具體涉及一種高性能大面積柔性透明電極及其制備方法和應用。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

透明電極是一種既能導電又在可見光范圍內具有高透光率的光電子器件之一，由于其優異的光學透過性，導電性，靈活性和穩定性，在觸摸屏，透明顯示器，可穿戴設備，柔性薄膜太陽能電池，電磁干擾屏蔽窗，電子紙以及透明電加熱等諸多領域有著廣泛的應用。

現如今，電子產品向輕薄化、微型化、智能化的發展已經成為了當前電子工業發展的主要趨勢，其中電極結構的制造是改進和提高電子產品性能和品質的首要條件，尤其是在電子信息、功能電子等領域起著決定性的作用。目前，以氧化銦錫(ITO)為代表的透明導電氧化物仍為最主要的透明導電膜材料，它具有均衡的光學透過率和優異的導電性，然而，由于ITO的脆性以及銦儲量日益減少等問題大大限制了其在柔性透明電極的應用。近年來，開發的新型透明導電膜材料主要還有碳基材料(石墨烯、碳納米管等)、金屬納米線(金、銀、銅納米線等)、導電高分子聚合物(PEDOT：PSS等)、金屬網格及復合透明導電膜等。石墨烯，碳納米管，導電高分子聚合物具有良好的柔韌性和穩定性，近年來得到了廣泛的研究，由于這些導電材料天然導電性較差，因此，限制了其在光電子器件的進一步發展。金屬納米線和金屬網格具有優異的機械柔韌性和光電性能，是目前最有前途的透明電極材料。然而，金屬納米線存在表面粗糙度差、與襯底的附著力差、穩定性差等問題。金屬網格材料具有良好的柔韌性，優異的光電性能(高透光率、低方阻)，特別是僅僅通過簡單地改變金屬網格的線寬，周期，縱橫比，形狀和排列方式，便可以有效調控透明電極高透光率與低方阻之間的矛盾。另外，嵌入式金屬網格較浮雕型金屬網格具有更為優越的綜合性能(具有更為優越的表面粗糙度，抗黏附，抗彎折疲勞及腐蝕等特性)。但是，目前嵌入式金屬網格制造技術存在著兩項關鍵技術瓶頸：一是嵌入式金屬網格母模具的制造主要基于黃光制程等工序，工藝復雜，成本較高；二是大面積超大高(深)寬比微模具制造困難，嵌入式金屬網格性能提高受限。