[发明专利]一种采用电化学沉积法制备的基于树枝状纳米银结构的柔性电极

说明书

本分案申请涉及一种采用电化学沉积法制备的基于树枝状纳米银结构的柔性电极，属于电子材料技术领域。主要技术方案如下：将ITO玻璃层层自组装，在组装好的ITO玻璃上采用计时电流方法进行电化学沉积银，经过电化学沉积后，一层白色的树枝状纳米银将沉积在ITO玻璃上，称其为ITO‑Ag。所用电解液为AgNO₃和NaNO₃混合溶液，参比电极为饱和硫酸亚汞电极，对电极为铂丝，工作电极为组装好的ITO玻璃；ITO玻璃在组装之前需要进行清洗。清洗过程是将ITO玻璃分别用去离子水、丙酮和乙醇超声清洗20‑40分钟。本发明制备的柔性电极具有较低的方阻，并且在弯曲多次和胶带粘贴多次后仍能保持良好的导电性。

本发明为申请号2017107631588、申请日2017年8月30日、发明名称“一种基于树枝状纳米银结构的柔性电极及其制备方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及电子材料技术领域，具体涉及一种基于树枝状纳米银结构的柔性电极及其制备方法。

背景技术

随着电子技术的发展，越来越多的电子器件朝着柔性化的方向发展，如智能服装、机器人皮肤、可卷曲的电子书、传感器、太阳能电池等。传统的无机半导体或金属氧化物基的导电材料由于其刚性和质脆的特性，已无法满足新一代电子设备的需求，下一代电极必须具备轻质，可弯曲，成本低廉和能够大规模生产的特性。因此，柔性电极的开发与应用已成为当前的研究热点。目前柔性电极存在的主要问题是机械性能(耐弯曲性)、耐久性(通过耐胶带粘贴性表征)和导电性能不佳。制备柔性导电材料的关键在于将导电组分与柔性的聚合物基体有效的结合，使最终得到的材料在多次弯曲或多次胶带粘贴的情况下，电学性能不会出现疲劳或显著下降。

近年来，石墨烯、碳纳米管、金属纳米材料以及导电高分子材料相继被用作导电组分来制备柔性导电材料，并应用于多种柔性的电子设备中。其中，纳米银作为一种新型的纳米材料，具备高的电导率和优异的柔韧性，使其在柔性导电材料的制备中具有非常广阔的应用前景。然而基于纳米银的柔性导电材料亦存在耐弯曲性和耐粘性差等问题。其中，纳米银与基质的粘附性近几年来受到越来越多的关注，这是因为纯的纳米银薄膜很容易从基质的表面撕离，限制了其在实际生产中的应用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种兼具优异导电性、良好耐粘性和耐弯曲性的基于树枝状纳米银结构的柔性电极及其制备方法。该方法通过电化学沉积的方法在经过修饰的氧化铟锡(ITO)玻璃上沉积出一层具有树枝状形貌结构的纳米银，并将这层纳米银导电层固化在PDMS柔性基底上，制备出具有树枝状结构纳米银的新型柔性电极。此种柔性电极具有较低的方阻，并且在弯曲多次和胶带粘贴多次后仍能保持良好的导电性。

为实现上述目的，本发明柔性电极是在PDMS柔性基底上嵌附一层树枝状结构的纳米银导电层。

该柔性电极制备方法如下：

(1)将ITO玻璃层层自组装，在组装好的ITO玻璃上采用计时电流方法进行电化学沉积银，经过电化学沉积后，一层白色的树枝状纳米银将沉积在ITO玻璃上，称其为ITO-Ag。所用电解液为AgNO₃和NaNO₃混合溶液，参比电极为饱和硫酸亚汞电极，对电极为铂丝，工作电极为组装好的ITO玻璃；

ITO玻璃在组装之前需要进行清洗。清洗过程是将ITO玻璃分别用去离子水、丙酮和乙醇超声清洗20～40分钟。清洗后放入臭氧清洗机里进行表面羟基化。然后再将ITO玻璃在PDDA(聚二烯丙基二甲基氯化铵)和PSS(聚苯乙烯磺酸钠)溶液中进行层层自组装。

(2)将ITO-Ag浸入到带固化剂的PDMS(聚二甲基硅氧烷)溶液中，加热固化，将固化好的PDMS柔性基底从ITO-Ag上揭下，白色树枝状纳米银附着在PDMS柔性基底上，即为基于树枝状纳米银结构的柔性电极PDMS-Ag。

优选的，所述步骤(1)中自组装层数为4～10层。