[发明专利]透明导电薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种透明导电薄膜及其制备方法。

背景技术

透明导电薄膜作为一种既具有良好的透光率，又具有良好导电性的材料，在显示器件、光色器件、太阳能电池、抗静电表面处理、电屏蔽、红外反射节能膜、隔热节能玻璃等方面有着广泛的应用。目前，国内外应用比较广泛的制备透明导电薄膜的方法是磁控溅射法(专利公开号CN1189464A)或化学气相沉积(CVD)法(专利公开号CN 1673147A)，这些方法所需的成膜设备和靶材都相当昂贵，而且成膜材料的利用率极低，成本很高，严重影响了透明导电薄膜的应用和推广。开发新型的、低成本或高性价比的透明导电薄膜的制备方法，仍然是非常必要的。

发明内容

本发明的目的是提供透明导电薄膜。

本发明的再一目的是提供透明导电薄膜的制备方法。

本发明的透明导电薄膜是由金属纳米粒子与聚合物通过自组装作用形成的金属纳米粒子和聚合物相分离的单层透明导电薄膜；或

由金属纳米粒子与聚合物通过自组装作用形成的金属纳米粒子和聚合物相分离的单层透明导电薄膜复合得到的2层或大于2层的纳米厚度的多层透明导电薄膜。

所述的由金属纳米粒子与聚合物通过自组装作用形成的单层透明导电薄膜的厚度为10～100nm。

所述的透明导电薄膜中的金属纳米粒子与聚合物的质量比是1：10～1000。

本发明的透明导电薄膜的制备方法：将金属纳米粒子溶液与聚合物溶液混合后得到的混合液涂覆在玻璃或硅基底表面，待干燥后对涂有混合液的玻璃或硅基底进行加热处理，得到金属纳米粒子和聚合物相分离的透明导电单层薄膜；所述的混合液中的金属纳米粒子与聚合物的质量比是1：10～1000；所述的加热温度为50℃～300℃；或

在上述得到的金属纳米粒子和聚合物相分离的单层透明导电单层薄膜上重复涂覆上述金属纳米粒子溶液与聚合物溶液混合后得到的混合液(混合液中的金属纳米粒子与聚合物的质量比是1：10～1000)，以及重复干燥、加热(加热温度为50℃～300℃)处理步骤，得到2层金属纳米粒子和聚合物相分离的纳米厚度的透明导电薄；以此类推重复涂覆、干燥、加热处理步骤，每次均以上次得到的透明导电薄膜为基底，得到大于2层的多层纳米厚度的透明导电薄膜，从而更好的调节薄膜的导电性和透明度。

本发明的透明导电薄膜是通过将金属纳米粒子与聚合物混合液涂覆在玻璃或硅基底表面成膜的方法制备得到的。成膜方法包括旋涂成膜，提拉成膜，涂膜。经过热处理后，由于金属纳米粒子和聚合物的热焓驱动的自组装作用，金属纳米粒子可以自发的迁移到界面，这一原理已经由文献所证实(J.Am.Chem.Soc.2003，125，5276～5277；Nano Lett.2007，7，484～489)，形成的金属纳米粒子和聚合物相分离的透明导电薄膜，通过进一步的热处理，使得金属纳米粒子相互融合，以提供薄膜的导电性能，所制备的金属纳米粒子与聚合物的单层膜厚为10～100nm。具体过程可参见图1，重复上述将金属纳米粒子与聚合物混合液涂覆在玻璃或硅基底表面成膜过程，可以制成稳定的纳米厚度的多层透明导电薄膜。

所述的金属是Au、Ag或Cu，金属纳米粒子的直径为2～7nm，通过相转移的方法将它们分散在有机溶剂中得到金属纳米粒子溶液。金属纳米粒子溶液的合成及相转移过程可参见J.Chem.Soc.，Chem.Commun.1994，7，801～802；无机化学学报.2005，21，165～168；Langmuir 1997，13，172～175；Acc.Chem.Res.2001，34，181～190。

所述的聚合物溶液是用有机溶剂溶解的聚合物溶液，聚合物选自聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等中的一种或一种以上的混合物。

所述的有机溶剂为苯或甲苯，浓度为3wt％～35wt％。

本发明的透明导电薄膜具有透明、导电、红外反射等特点，并且成本低，制备方法简单，可大规模用于透明导电薄膜的生产，能够作为节能红外反射膜，建筑用节能玻璃及汽车挡风玻璃，具有广泛的应用前景。

以玻璃为基底，由本发明方法所制得的透明导电玻璃，可见光透过率大于40％，红外反射率大于35％。

本发明具有如下优点：

(1)纳米尺寸的透明导电薄膜，其透明导电薄膜尺寸可控，厚度可调，具有良好的透明性质。

(2)Au，Ag，Cu纳米粒子的引入和进一步的热处理，使玻璃具有良好的导电性质。