[发明专利]一种具有柔性衬底的碳纳米管导电薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及导电材料领域，具体涉及一种具有柔性衬底的碳纳米管导电薄膜的制备方法。

背景技术

目前，随着触摸屏、太阳能电池、智能窗户以及平板显示器等光电器件和设备的迅速发展，对于低电阻、高透光性能的透明电极材料的需求越来越大。

透明导电薄膜(TCFs)具有优异的光电特性，而且还具有重量轻、可弯曲、不易破碎、环境友好、可以采用卷对卷工业化连续生产方式等优点，其已被广泛应用，例如：它们可被用于显示器、触板、太阳能电池等领域。所述薄膜一般包括透明的衬底，例如：PET等，在所述衬底上形成透明且导电的涂层或薄膜。目前作为主流的透明导电薄膜材料是氧化铟锡(ITO)薄膜，主要是因为该材料的靶材制备和成膜工艺都比较成熟。

作为一维纳米材料的典型代表，单壁碳纳米管具有很多优异而独特的光学、电学和机械学特性，少量的碳纳米管就可以形成一层随机的网络结构的高透光性低面电阻的薄膜—碳纳米管透明导电薄膜(CNT-TCFs)，由于其在导电、透光、强度和柔性方面都呈现良好的特性，在有机发光器件，显示器，触摸屏，薄膜晶体管，光伏器件等方面得到了广泛研究和应用。CNT薄膜和柔性基底的附着力较高，不易脱落，因此其在柔性显示领域具有不可比拟的优越性；CNT薄膜光学性质稳定，在400-800nm可见光范围内CNT薄膜透射光谱平稳，这些极大丰富了碳纳米管薄膜的应用范围，成为替代ITO薄膜制备光电显示器件的最有发展前景的材料之一。

目前，市面上还未出现能够实现柔性透明导电薄膜大面积产业化的方法及设备，这不仅是当前本行业亟待解决的技术难题，而且更是急需填补的一项技术空白。

发明内容

本发明提供一种具有柔性衬底的碳纳米管导电薄膜的制备方法，本发明实现了柔性导电薄膜连续性、大面积生产，大大缩短生产周期、大幅度提高生产率和降低生产成本，解决了导电薄膜大面积连续性生产的问题，本发明通过由碳纳米管、十二烷基苯磺酸钠、曲拉通和去离子水制备而成的高性能碳纳米管溶液，可以快速、高效地制备出大面积的柔性透明导电薄膜。

为了实现上述目的，本发明提供了一种具有柔性衬底的碳纳米管导电薄膜的制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）制备柔性衬底

成卷的PET柔性衬底放料，连续输送柔性衬底依次通过预清洗、风干、常压等离子体清洗、涂布龟裂液和加热，龟裂液选用鸡蛋清凝胶，鸡蛋清凝胶配比是鸡蛋清与水体积比范围为1:1-2，在柔性衬底上形成龟裂缝，即制得具有龟裂缝的PET柔性衬底，龟裂缝的宽度为2-5微米，在输送过程中，根据PET柔性衬底的张力大小，对PET柔性衬底的张力和速度进行调节实现PET柔性衬底恒速和恒张力，并在制得具有龟裂缝的PET柔性衬底之后，对具有PET龟裂缝的柔性衬底纠正、收卷；

所述预清洗所采用的清洗剂可以是双氧水或酒精等，作用是去除PET柔性衬底表面上的粉尘、颗粒；

所述常压等离子体清洗用于对PET柔性衬底表面进行清洁、改性和活化；

（2）制备碳纳米管溶液

取质量分数0.1%-0.8%的碳纳米管与质量分数0.5%-5.5%的十二烷基苯磺酸钠以及余量的去离子水混合，在150-250W的超声分散仪下超声分散20-30h，在200-300rpm的转速下离心分离50-100min；

取上层悬浮液，在50-75℃的水浴中加入质量分数10-25%的曲拉通X-100溶液加热搅拌60-100min，得到所需的可以涂布的碳纳米管溶液；

（3）将碳纳米管溶液以绕线棒涂布方式涂布于上述具有PET龟裂缝的柔性衬底上，在温度为70-95℃的条件下干燥15-20min，即得具有柔性衬底的碳纳米管导电薄膜的制备方法。

具体实施方式

实施例一

成卷的PET柔性衬底放料，连续输送柔性衬底依次通过预清洗、风干、常压等离子体清洗、涂布龟裂液和加热，龟裂液选用鸡蛋清凝胶，鸡蛋清凝胶配比是鸡蛋清与水体积比范围为1:1，在柔性衬底上形成龟裂缝，即制得具有龟裂缝的PET柔性衬底，龟裂缝的宽度为2-5微米，在输送过程中，根据PET柔性衬底的张力大小，对PET柔性衬底的张力和速度进行调节实现PET柔性衬底恒速和恒张力，并在制得具有龟裂缝的PET柔性衬底之后，对具有PET龟裂缝的柔性衬底纠正、收卷；所述预清洗所采用的清洗剂可以是双氧水或酒精等，作用是去除PET柔性衬底表面上的粉尘、颗粒；所述常压等离子体清洗用于对PET柔性衬底表面进行清洁、改性和活化。