[发明专利]一种铜纳米线制备方法及铜纳米线复合透明导电薄膜

说明书

本发明公开了一种铜纳米线制备方法及铜纳米线复合透明导电薄膜。所述铜纳米线制备方法的初始原料为水、十八烷基胺、金属铜盐和维生素C，可制备得到直径为40‑100nm、长度为40‑150um、表面光滑的铜纳米线。所述铜纳米线复合透明导电薄膜由上至下依次包括上聚甲基丙烯酸甲酯层、铜纳米线层、下聚甲基丙烯酸甲酯层和透明基底，透光率为40%‑90%，方块电阻值为5‑200Ω/cm²，表面粗糙度为15‑100nm。本发明公开的铜纳米线制备工艺成本低廉、过程简单、可批量生长超长铜纳米线。所述铜纳米线复合透明导电薄膜，采用双层聚甲基丙烯酸甲酯结构，可以提高铜纳米线网格与衬底之间的粘附力，减小铜纳米线网格的表面粗糙度，增加铜纳米线之间接触面积，并且可以将铜纳米线与空气隔绝，防止铜纳米线被氧化，提高薄膜导电性能和稳定性。

技术领域

本发明属于一维纳米材料和二维纳米薄膜材料制备技术领域，具体涉及一种铜纳米线制备方法及铜纳米线复合透明导电薄膜。

背景技术

目前，铜纳米线以其导电性好、成本低廉等优点，在高导电性、低方阻等透明导电薄膜中有广泛应用。而现今铜纳米线的制备主要通过物理或者化学方法，例如液相还原法、模板合成法和湿化学法等。其中模板合成法和湿化学法成本较高、工艺复杂、容易使以生长的铜纳米线造成破坏，因此不适合规模化生产；液相还原法是目前较为灵活、低成本一种方法，可生长超长且形貌均匀、表面光滑的铜纳米线。

铜纳米线透明导电薄膜有较高的透光率，同时具有很好的电导率，有望在部分领域，逐渐取代ITO薄膜，成为下一代透明导电薄膜的重要材料。铜纳米线透明导电薄膜具有许多其他透明导电薄膜所不具备的优势，例如石墨烯、碳纳米管、导电聚合物、银纳米线等。石墨烯最成熟的技术是通过化学气相沉积法来生长制备，但其成本很高；因为管与管之间结合性不好，碳纳米管方阻较高；导电聚合物的光电性能一直无法达到ITO水平；与银相比，铜的导电性能比银只差6%，但是其储量是银的1000倍，单价只有银的1%。铜纳米线透明导电薄膜具有很好的延展性和机械稳定性，制备方法非常简单，其光电性能可以达到ITO水平，可以广泛应用于平板显示器、太阳能电池、有机发光二极管、触摸屏中，且可以在柔性衬底上制备可穿戴设备。

发明内容

本发明公开了一种铜纳米线制备方法及铜纳米线复合透明导电薄膜。本发明公开的铜纳米线制备方法制备成本低廉、工艺简单，可以大量生长超长铜纳米线。并可利用所制备的铜纳米线制备透光率高、方阻低的铜纳米线复合透明导电薄膜。

一种铜纳米线制备方法，包含如下步骤：

(1)将十八烷基胺、金属铜盐、维生素C混合于水中，在常温下密封磁力搅拌1-12小时得到混合物悬浊液；

(2)将混合物悬浊液倒入到反应容器内，混合物悬浊液约占反应容器容积的2/3，升温至100-140摄氏度，反应4-48小时，自然冷却至室温；

(3)将反应后的混合物悬浊液，使用去离子水、异丙醇离心清洗后得到铜纳米线沉淀物；

(4)将离心洗涤的铜纳米线沉淀物分散在溶剂中，得到铜纳米线分散液。

进一步地，所述的金属铜盐为氯化铜、二水氯化铜、硫酸铜、五水硫酸铜、硝酸铜中的一种或多种。

进一步地，所述的溶剂为水、无水乙醇、异丙醇、正己烷、正乙烷中的一种或多种。

在得到铜纳米线分散液之后，可进一步制备铜纳米线复合透明导电薄膜，具体步骤包括：

(1)将铜纳米线分散液倒入到含有弱酸或稀盐酸的去离子水中，超声或者搅拌0.5-5分钟，运用真空抽滤将铜纳米线均匀沉积在微孔滤膜上，自然干燥制得铜纳米线/微孔滤膜；

(2)洗净一片透明基底，将基底放于离心机上，旋涂聚甲基丙烯酸甲酯溶液，得到聚甲基丙烯酸甲酯/透明基底；