[发明专利]透明导电膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种透明导电膜，是将采用表面羟基化处理的刷涂元件在透明基底上刷涂银纳米线浆料后制成。其具体制备方法包括下述步骤：将刷涂元件进行规范化清洗；对刷涂元件表面进行表面活性剂羟基化处理形成毛刷状结构；配制AgNWs悬浊液；将透明基底水平放置，然后将配制好的AgNWs悬浊液滴到透明基底上，并将刷涂元件之经过表面活性剂羟基化处理的表面在透明基底上刷涂银纳米线，最后干燥处理即可。本发明提供的透明导电膜，具有较高的透光率及较好的导电性能，其方阻6‑15Ω/sq，可见波长平均透过率大于70％，能在更多场合下应用，对现有ITO和FTO导电膜有很好的替代性，可以用于多种新型工业产品。

技术领域

本发明属于透明导电膜技术领域，尤其涉及一种载有银纳米线的透明导电膜以及制备方法。

背景技术

透明导电薄膜(TCF)是指对波长范围在380到780nm之间的可见光的透过率70～90％、表面方阻4～1000Ω/sq。

透明导电膜被广泛用于触控液晶面板、有机发光二极管(OLED)、有机光伏器件(OPV)以及电磁屏蔽等领域。目前，透明TCF可根据导电材料的不同,主要分为:氧化物半导体膜(TCO)、金属膜、金属复合膜、高分子膜及纳米碳管膜(CNT),石墨烯膜(Graphene)、金属线膜等。

金属透明导电膜导电性好,但是透过率较低,而且纯金属的强度和硬度都不高,价格昂贵,其主要用作透明电磁屏蔽材料。

氧化物TCF虽然光电性能出色,耐热和耐腐烛性较好,但是其弯曲性能、柔初性差。虽然ITO是目前研究和应用最为广泛的氧化物TCF,但其原料资源日益稀缺,且薄膜质脆的特性限制了其在柔性电子器件的应用。

金属复合膜在实现低电阻方面有很大的优势,复合高折射率电介质和TCO也可以获得优异的可见光透过率。但由于多层结构的材料存在界面问题,界面反应产物影响其光电性能,使其热稳定性,刻烛性及制备变得复杂化。

高分子TCF柔初性很好,可弯曲,但导电性能相对比较差。

相比之下,CNT膜,Graphene和金属线不仅导电性优良,而且由于其材料本身特殊的形貌而具有很好的柔初性。因为用CNT、Graphene和AgNWs制备的透明导电网络是通过物质间的范德瓦尔力而搭建的,电子通过隧道效应在彼此接触节点处移动,当外力施加时,他们彼此之间接触的节点相对移动,但并不会影响电子的传输,所以弯折或拉伸后,薄膜的导电性并不会受到太大的影响。

但是，现在广泛应用的氧化物透明导电膜例，需要大型设备，磁控溅射或者高真空环境，工艺复杂，采购设备成本高，另一方面，能耗高，从环境保护上也非常不利的。

由于银是电的良导体,其电阻率低,导电率高,因而将纳米银线应用于导电层将收集的电流导出,与TCO半导体相比可以降低能损。同时当纳米银线的粒径小于可见光的入射波长时,可以使银线排列的非常密集,不仅能增加太阳能电池的银电极的集流面积,且不阻挡光的透过有利于提高太阳能电池的效率。

银纳米材料由于其高的传热导电性、抗菌性和催化特性,以及其表面等离子共振效应(SPR)，已经成为近年来研究的热点。目前，一维银纳米线(AgNWs)材料除了拥有传统银材料所具有的优秀的导电性、延展性和拉伸性能外，由于其独特的纳米尺度形貌特征，因而具有与大块材料所不同的电学、光学等一系列特征。当前，该材料已经可以通过水热等化学方法大量的制备，并应用于太阳能电池显示器等作为透明导电电极与材料添加剂中达到材料改性的目的。

最新研究发现，一维纳米材料的排列方式对其宏观上的光学以及电学效应有着显著的影响，所以对纳米线状材料的排布成为该领域目前的研究热点之一。目前，定向的方法主要采用LB分子膜法、热蒸发法以及外加电场、磁场与流体冲击等方法对一维纳米线进行定向排布。然而，这些方法对设备等要求较高，成本昂贵，且很难实现大范围的定向。

发明内容