[发明专利]导电油墨和导电聚合物涂层

说明书

技术领域

本发明涉及其中分散有碳纳米管和氧化石墨烯片材的导电油墨和导电聚合物涂层。

背景技术

透明导体已用于以下多种光电子和光伏装置中：诸如，平板显示器、太阳能电池、光学通信装置、和固态照明装置。用于透明导体的常用材料是氧化铟锡(ITO)，这部分地归因于ITO同时具有高光学透射率和低电阻率。然而，ITO具有若干缺点，包括：上涨的铟成本、设置和维持溅射沉积线的成本、以及低沉积产率。ITO还可能是易碎的，从而在相对低的应变下出现裂缝，而这会导致电阻的急剧增加。为尝试解决这些问题中的一些，经溶液处理的导电纳米材料(例如，包括碳纳米管的导电油墨)已为溅射ITO提供了一些可印刷的替代选择。

发明内容

本发明描述了导电油墨、制备导电涂层的方法、导电涂层、和具有导电涂层的制品。本发明的导电油墨和导电涂层的优势包括在导电聚合物和导电聚合物溶液中的碳纳米管分散液具有改善的配方，以在需要导电涂层的制品中实现改善的导电性水平。

在一个方面中，本发明描述一种包括导电聚合物溶液的导电油墨。所述导电聚合物溶液具有溶解在水基介质中的导电聚合物。碳纳米管和氧化石墨烯片材的混合物分散在所述导电聚合物溶液中。所述碳纳米管与所述氧化石墨烯片材的重量比(即(碳纳米管的重量)除以(氧化石墨烯片材的重量))在0.25到2.5的范围内。

在另一个方面中，本发明描述一种提供导电涂层的方法，所述方法包括：向基板施加根据本发明的导电油墨，和在所述基板上使所述导电油墨退火以在所述基板上形成所述导电涂层。

在另一个方面中，本发明描述一种导电涂层，所述导电涂层包括导电聚合物、以及分散在所述导电聚合物中的氧化石墨烯片材和碳纳米管的混合物，其中所述碳纳米管与所述氧化石墨烯片材的重量比在0.25到2.5的范围内，并且其中所述导电涂层在550nm处具有至少75％的光学透射率值。

仍在另一个方面中，本发明描述一种制品，所述制品包括具有表面的基板，所述表面至少部分地涂布有根据本发明的导电涂层。

本发明的这些方面和其他方面在下面的具体实施方式中将显而易见。然而，在任何情况下，都不应将上述发明内容视为是对可受权利要求书保护的主题的限制，无论此主题是在最初提交的专利申请的权利要求书中给出还是在修订的专利申请的权利要求书中给出，或者是在申请过程中给出。

附图说明

图1A是包括碳纳米管的涂层的原子力显微镜图像；

图1B是包括碳纳米管和氧化石墨烯片材的涂层的原子力显微镜图像；和

图2是本发明的导电涂层的示例性实施例的场发射扫描电子显微镜图像。

具体实施方式

本发明的导电油墨包括可具有溶解在水基介质中的导电聚合物的导电聚合物溶液、以及分散在所述导电聚合物溶液中的碳纳米管和氧化石墨烯片材的混合物。碳纳米管和氧化石墨烯片材的混合物可用作对于配制本发明的导电油墨和形成本发明的导电涂层具有有用特性的混合纳米填料。

术语“水基介质”是指用于导电聚合物溶液的液体介质，其包含相对于水基介质的总重量的至少10重量％、至少20重量％、至少30重量％、至少40重量％、至少50重量％、至少55重量％、至少60重量％、至少65重量％、至少70重量％、至少75重量％、至少80重量％、至少85重量％、至少90重量％、或者甚至至少95重量％的水。

水基介质可任选地包含合适的水溶性有机溶剂。合适的水溶性有机溶剂可包括在1大气压力下具有最高至150℃的沸点的极性有机溶剂。在一些实施例中，水溶性有机溶剂具有至少1.4德拜的偶极矩。在一些实施例中，合适的水溶性有机溶剂的实例可包括醇类、醛类、羧酸、醚类、酮类、腈类、或它们的混合物中的一种或多种。合适的水溶性有机溶剂的具体实例可包括乙醛、乙酸、丙酮、乙二醇二甲醚、甲酸、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、乙腈、1,4-二氧戊环、四氢呋喃、或它们的混合物中的一种或多种。水溶性有机溶剂(如果被包含)可以相对于水基介质的总重量的最高至50重量％、最高至40重量％、最高至30重量％、最高至20重量％、最高至10重量％、或者甚至最高至5重量％的水平存在于水基介质中。水基介质的其余部分通常是水。