[发明专利]基于石墨烯/银纳米线/壳聚糖的柔性透明导电薄膜

说明书

本发明公开了一种基于石墨烯/银纳米线/壳聚糖的柔性透明导电薄膜，在壳聚糖薄膜表面静电层层自组装银纳米线，最后旋凃石墨烯，干燥后得到具有优异的透光性能、导电性能、粘附性能、生物降解性能的柔性透明导电薄膜，在光电器件、可穿戴设备等领域有巨大的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种基于石墨烯/银纳米线/壳聚糖的柔性透明导电薄膜，属光电材料领域。

背景技术

透明导电薄膜是指在可见光范围内具有较高的透光率以及优良的导电性能的薄膜材料，它是包括太阳能电池、发光二极管、液晶显示器等在内的众多光电器件的重要组成部分。目前使用最多的透明导电薄膜是氧化铟锡（ITO）。但是由于ITO脆弱、易碎、缺乏柔性、昂贵等缺点，已不能适应柔性光电器件的需求。石墨烯、碳纳米管、金属纳米线以及导电高分子都被用来取代ITO制备柔性透明电极。其中溶液中制备得到的AgNWs 既可以实现大规模的卷对卷涂覆，又具备可比拟ITO的光电性能，成为取代ITO最有潜力的材料（刘萍,曾葆青,王亚雄,汪江浩. 纳米线透明导电薄膜的制备及在光电器件中的应用[J]. 材料导报,2017,31(07):6-18；段莎莎,张玲,李春忠. 银纳米线基柔性导电材料的研究进展[J]. 中国材料进展,2016,35(07):545-551+544）。

目前常用的透明导电薄膜的柔性衬底材料有聚酰亚胺PI、聚萘二甲酸乙二醇酯PEN、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET等化学纤维，但是这些基底材料普遍存在生物相容性差、环境污染、难降解等缺点。甲壳质是一种天然有机高分子多糖，广泛分布于自然界虾、蟹、昆虫等甲壳纲动物的甲壳、真菌和植物的细胞壁中。蕴藏量在地球上的天然有机高分子物质中占第二位，仅次于纤维素。壳聚糖是甲壳素脱乙酰基后的产物，是一种线性大分子，含有大量游离的-NH₂。

目前已有不少银纳米线/壳聚糖薄膜的文献报道（王利莎. 基于银纳米材料和壳聚糖复合膜的生物传感器研究[D].浙江大学,2014；赖文伟. 机械剥离制备的石墨烯对壳聚糖复合薄膜导电性的影响[D].哈尔滨理工大学,2016；巩亚明,张沓文,李冬,张潮,姜宇乘. 壳聚糖/乙酸纤维素/银纳米线复合物的制备及抑菌性能探究[J]. 产业与科技论坛,2015,14(24):39+42；RSC Advances, 2016, 6, 47552；Applied Physics Express,2017,10(6):065002；Analytical Methods, 2016,8(8):1806-1812），例如王利莎通过一步多元醇法制备了形貌均一的银纳米线，其直径为100nm左右，并构筑了基于银纳米线-壳聚糖-葡萄糖氧化酶复合膜的电流型葡萄糖传感器。

但是银纳米线薄膜在实际应用时面临一个重要的问题，就是金属的活性使得银纳米线薄膜的热稳定性和化学稳定性较差，容易导致薄膜电学性能不稳定，从而降低器件性能（蓝秋明,李嘉宝,何鑫,陈宁,张梅,曾庆光. 石墨烯/银纳米线复合透明导电薄膜光电性能及稳定性研究[J]. 人工晶体学报,2015,44(12):3788-3792+3798）。此外，纯AgNWs膜很容易从基底的表面撕离，这大大限制了其在实际生产中的应用。因而较大规模制备同时兼具优异的光电性能和良好的粘附性的AgNWs膜仍有待进一步发展，这也关系到最终AgNWs是否能在实际应用中发挥效用（段莎莎,张玲,李春忠. 银纳米线基柔性导电材料的研究进展[J]. 中国材料进展,2016,35(07):545-551+544）。