[發明專利]一種透明復合電熱材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110719122.6
• 申請日: 2021-06-28
• 公開（公告）號: CN113438755B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 張洪吉;楊聰穎;宋雨方;虞燦義;楊帥;鐘煒鋒;施冬健;汪洋;東為富
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: H05B3/02
• 分類號: H05B3/02;H05B3/03;H05B3/12
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 黃嬋娟

本發明涉及一種透明復合電熱材料及其制備方法和應用，屬于新材料加工技術領域。本發明以乙二醇法合成特定直徑和長徑比的銀納米線涂覆透明基體，在電極表面涂覆水性樹脂制備而成的透明復合電熱材料，制得的透明復合電熱材料透明度高，能耗小，升溫迅速，可長時間加熱。該透明復合電熱材料制備工藝簡單，重復性高，接線簡單穩定可靠，保護方式環保易操作，便于規模化生產。

技術領域

本發明涉及一種透明復合電熱材料及其制備方法和應用，屬于新材料加工技術領域。

背景技術

目前市場上的透明加熱材料主要由氧化銦錫(ITO)制備而成，CN1068695A使用化學氣相沉積或者磁控濺射的In、Sn、Sb、Al等元素摻雜的氧化銦透明導電薄膜，但是因為銦作為貴金屬，資源稀缺，造成成本高。

而銀的儲量巨大，銀納米線相較于氧化銦錫制備而成的透明加熱器具有更快的熱響應，更低的輸入電壓就能達到較高的穩態溫度。銀納米線用于制備透明電極時，存在以下幾個問題，①低長徑比的銀納米線形成的導電銀網具有較差的光電性能，遠低于ITO電極，往往需要復雜的結電阻處理工藝；②高長徑比(L/D＞1000)的銀納米線制備存在一定難度；④銀納米線與基底的附著力比較差，容易擦除剝落；⑤銀納米線長時間暴露空氣中容易被含硫物質腐蝕而損失導電性；⑥電極用于通電器件時，接線不當造成銅箔與銀網間的較大接觸電阻，甚至斷路。

為了解決結電阻問題，研究人員通過機械壓焊、高溫燒結、激光燒結、電鍍、化學焊接等手段。為了解決銀納米線附著力與耐化學穩定性問題，研究人員通過卷對卷工藝、UV光固化樹脂、半嵌入于聚合物等手段，或多或少需要特定設備，操作復雜等問題。為了有效接線，研究人員通過3D打印、金屬濺射沉積等，操作復雜耗時，需要特點設備。

此外，銀納米線還存在其他問題，比如熱穩定性差，研究人員使用金屬氧化物或石墨烯對銀納米線包裹以提高熱穩定性。這種方法操作繁瑣，成品率低，不利于規模化生產。

本發明主要提供了一種高長徑比銀納米線的合成方法以及透明加熱器的制備方法，所制備的銀納米線透明電熱材料透光率在92％以上，且低方塊電阻，制備工藝簡單，重復性高，接線處穩定可靠，低電壓下穩態溫度高，保護方式環保易操作。

發明內容

為了解決目前銀納米線用于制備透明導電材料通常需要復雜的后處理來解決銀納米線結處的高結電阻問題，本發明通過對現有乙二醇法制備銀納米線做出了改進，提供了一種一鍋法制備高長徑比銀納米線的方法，采用一種簡單有效的接線方式以及在電極表面涂覆水性樹脂制備而成的透明復合電熱材料，達到了無需采用復雜的降低結電阻后處理手段就具有較高的光電性能，所制備的透明加熱器在低功率下就有較高的穩態溫度，滿足除冰除霜應用。

技術方案

本發明的第一個目的為一種制備透明復合電熱材料方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將平均直徑為100～120nm、長徑比為900～1100的銀納米線分散在乙醇中，獲得銀納米線分散液；

(2)將銀納米線分散液均勻涂覆在粘有銅膠帶的透明基底上形成銀網

(3)將覆有銀網的透明基底浸入去離子水；

(4)取出，晾干，烘干；

(5)將水性樹脂旋涂在銀網上，固化后制得透明復合電熱材料；

在本發明的一種實施方式中，所述步驟(1)中銀納米線分散液的質量濃度為1～5mg/ml。

在本發明的一種實施方式中，所述步驟(1)中銀納米線平均直徑為100～120nm。

在本發明的一種實施方式中，所述步驟(1)中銀納米線平均直徑為120nm。

在本發明的一種實施方式中，所述步驟(1)中銀納米線長徑比為1000～1100。