[发明专利]高质量碳纳米管透明导电膜及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明特别涉及一种高质量碳纳米管透明导电膜及其制备方法与应用，属于材料科学领域。

背景技术

随着触控面板大尺寸化、低价化的需求，以及氧化铟锡(ITO)薄膜不适用于可挠式显示器应用、导电性及透光率等本质问题不易克服等，触控面板厂正积极找新材料，希望取代占成本40％左右的ITO薄膜。在此背景下，金属网格、纳米银线、碳纳米管、石墨烯等替代材料兴起，受到各大触控厂商青睐。

碳纳米管导电膜在柔性、真彩色性、化学稳定性和成本等方面具有明显的优势，但因其自身结构所限，其导电性质却不及银纳米线。单壁碳纳米管依直径与旋度可分为金属性与半导体性，其导电性差异很大；且在碳纳米管网络中随机接触的金属性和半导体碳纳米管之间存在肖特基势垒，直接影响碳纳米管导电膜的电学性质。目前主要通过化学掺杂改善碳纳米管薄膜的导电性，但其稳定性较差且工艺复杂。因此如何有效降低碳纳米管薄膜表面电阻是限制其商业化的瓶颈问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高质量碳纳米管透明导电膜及其制备方法与应用。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

在一些实施方案中提供了一种高质量碳纳米管透明导电膜，其包括透明衬底和位于透明衬底上的复合导电膜，所述复合导电膜包括导电网格以及与所述导电网格电性结合的碳纳米管层。

在一些较为优选的实施方案之中，所述导电网格的厚度为0.02～20μm，网格间线距为5～1000μm。需要说明的是，此处所述的“厚度”是指所述导电网格中任一个有经线和/或纬线存在的区域的顶端与底端之间的距离。

在一些较为优选的实施方案之中，用以形成所述导电网格的经线和/或纬线的线宽为1～5μm。

进一步优选的，用以形成所述导电网格的经线和/或纬线的线宽＜2μm。

进一步的，所述导电网格的材料包括金属材料和/或半导体材料，所述金属材料可以包括但不限于金、银、铜、铝、镍、钛中的任一种或两种以上的组合，所述半导体材料包括半导体氧化物。

较为优选的，所述导电网格采用金属网格。

在一些较为优选的实施方案之中，所述碳纳米管层的厚度为2nm～2μm。

进一步的，所述碳纳米管包括单壁、双壁、多壁碳纳米管中的任一种或两种以上的组合。

进一步的，所述透明衬底可优选自但不限于PET衬底、PI衬底、PDMS衬底、PMMA衬底、PC衬底中的任一种或两种以上的组合。

本发明还提供了一种制备所述高质量碳纳米管透明导电膜的方法。

在一些实施例中，所述制备方法包括：在透明衬底上层叠设置导电网格和碳纳米管层形成复合导电膜，从而获得高质量碳纳米管透明导电膜。

在一些实施方案之中，可以在透明衬底上交替设置导电网格和碳纳米管层形成复合导电膜。

在一些实施方案之中，可以直接在所述衬底上制备形成碳纳米管层。

在一些实施方案之中，可以将成型碳纳米管薄膜转移到所述衬底上而形成碳纳米管层。

例如，可以采用化学气相沉积法在可挠性衬底上制备碳纳米管薄膜。

在一些实施例之中，所述碳纳米管层为由碳纳米管分散液制得的碳纳米管薄膜或经CVD干法制备的碳纳米管薄膜。

例如，也可以对碳纳米管分散液进行抽滤而获得碳纳米管薄膜，以及将所述碳纳米管薄膜转移到所述衬底上而形成碳纳米管层。

在一些实施方案之中，至少可以选用印刷、溅射、蒸镀、电化学沉积中的任一种方式所述衬底上形成所述导电网格。

例如，可以直接以金属油墨进行印刷形成所述金属网格。

或者，也可以在所述衬底上形成导电薄膜，再通过微加工而形成所述金属网格，所述微加工包括黄光蚀刻工艺。

在一些更为具体的实施案例之中，所述金属网格的制备工艺包括：

对于一些外观要求不高的应用，直接利用丝网印刷工艺，在衬底上丝印金属油墨形成导电网格结构；

或者利用纳米压印技术在衬底上形成图案化的金属网格结构；

或者，先在衬底上整面涂布或溅射金属薄膜，再透过黄光蚀刻制程，洗去多余成分而产生网格；

或者，先在衬底上整面涂布金属盐，例如溴化银，再利用化学还原方式形成金属膜，再透过黄光微影制程等洗去多余成分而产生网格。

本发明还提供了所述高质量碳纳米管透明导电膜的用途，例如在电子、光电子领域的应用。

例如，在一些实施例之中提供了一种装置，其包括所述的高质量碳纳米管透明导电膜。