[发明专利]一种柔性透明电极及其制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性透明电极，包括柔性透明薄膜，所述柔性透明薄膜的表面沉积有导电的曲线型微/纳米线；所述的曲线型包括螺旋型和/或波纹型。以及所述柔性透明电极的制备方法：(1)将柔性透明薄膜粘附在基底上；(2)在步骤(1)所述基底的一侧或相邻两侧制备导电阴极；(3)配制微/纳米线前驱体溶液，以导电阴极为起始点，采用电化学沉积法在柔性透明薄膜上生长曲线型微/纳米线。本发明提供了一种柔性透明电极，在保证低电阻和高透光性的同时，极大地提高了器件的弯折性和稳定性。

技术领域

本发明涉及电极的技术领域，具体涉及一种柔性透明电极及其制备方法。

背景技术

透明导电电极是各种电子器件，包括触摸屏、显示器、薄膜太阳能电池等重要组成部分。目前透明导电电极一般采用金属氧化物，例如ITO薄膜。由于氧化物电极中的一些关键金属元素例如铟储量有限，同时金属氧化物薄膜需要真空镀膜设备和技术，这些因素导致该电极成本攀升；更关键的是由于金属氧化物的本征脆性等特征，导致其无法应用于现在日益兴起的柔性器件中，例如柔性薄膜太阳能电池、柔性触摸屏显示器、以及电子皮肤等领域。

目前，主要的替代材料包括：石墨烯、碳纳米管、导电高分子、银纳米线和金属网格。其中，金属网格(Metal Mesh)技术利用银、铜等金属材料在玻璃或PET等塑胶薄膜上生长形成导电金属网格图案。金属网格具有高的导电性和低的电阻值，且均优于ITO薄膜，因此被认为是一种最有发展前景的ITO替代材料。直线金属网格在具备低电阻高透光的同时，不具备弯折性，也就是柔性差。相较于曲线形的金属网格其用途受限制。

金属网格的制备方法有激光烧结法、喷墨打印和书写法、晶界印刷及模板法和光刻法。以光刻为例，工艺流程大体分为10步：硅片表面处理、涂胶、前烘、曝光、后烘、显影、清除残胶、竖膜、图形转移和去胶，其中每一步都必须对处理条件和参数进行严格的最优化控制，这样才能确保产品质量和大规模重复制作的可能性。可知，目前的制备工艺均不适合大规模的工业化生产。

中科院宁波材料技术与工程研究所许高杰研究团队，与美国佐治亚理工学院俞敏峰教授紧密合作，成功研制出“直写式”三维微纳结构制造系统，实现了金属材料微米/纳米级别的单线和阵列的快速生长。该微纳结构制造系统，包括计算机控制系统、直流电源、高精度移动平台和装有电解液(即微/纳米线前驱体溶液)的玻璃微管，直流电源、玻璃微管和基底之间通过外界导线构成传统的电沉积系统。

该微纳结构制造系统是将电化学沉积与蘸笔工艺结合起来，可制备复杂微纳线式结构，并在线径控制(可以控制在100nm左右)，材料选择(金属、导电聚合物等)，宽深比(可达到100以上)等方面有较大的灵活性。但目前并未有将该技术应用于透明电极制备的研究成果。

发明内容

本发明提供了一种柔性透明电极，在保证低电阻和高透光性的同时，极大地提高了器件的弯折性和稳定性。

具体技术方案如下

一种柔性透明电极，包括柔性透明薄膜，所述柔性透明薄膜的表面沉积有导电的曲线型微/纳米线；

所述的曲线型包括和/或波纹型。

相较于直线型微/纳米线，曲线型微/纳米线具有较大的空间力场分布和较高的柔韧性，将其生长在柔性透明电极表面，可以极大地提高电极的柔性。

作为优选，所述曲线型微/纳米线的长径比为10～100；

进一步地，当所述的曲线型微/纳米线为螺旋型时，螺径为200nm～50μm，螺距为500nm～10μm；不同的螺距，电极具备的柔性也不尽相同。螺距小，柔性相对低一些，螺距大，柔性随之增加。螺径小，材料强度不足，螺径大，电极的电阻增大，影响损耗。进一步优选的螺距为4μm、螺径为3μm，该尺寸的螺旋型微/纳米线更易于制备，材料在保证强度的条件下，损耗值可忽略。