[发明专利]一种柔性可弯曲的氧化亚铜薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明属于功能薄膜技术领域，具体为一种柔性可弯曲的氧化亚铜薄膜及其制备方法和应用。本发明以硫氰酸亚铜薄膜为前体，在碱溶液中浸泡处理，通过化学反应原位制备得到柔性可弯曲的氧化亚铜薄膜；具体步骤为：在柔性基底上先沉积铜膜；然后将铜膜浸入到硫氰酸盐溶液中，通过化学反应在塑料基底上形成硫氰酸亚铜薄膜；再将硫氰酸亚铜薄膜浸入到碱溶液中反应，即得到在塑料基底表面上原位形成的氧化亚铜纳米线薄膜。该薄膜易于大面积规模化生产，耐弯曲，可折叠，结构和性能稳定。这种柔性的无机半导体薄膜，在柔性功能材料和柔性器件领域有广泛的应用价值。

技术领域

本发明属于功能薄膜技术领域，具体涉及一种柔性可弯曲的氧化亚铜薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

氧化亚铜（Cu₂O）是一种低成本半导体材料，在光催化、传感器、超级电容器、锂离子电池等众多领域都有广泛的应用。氧化亚铜由于其带隙为2.17电子伏特，成为非常有竞争力的太阳能电池材料。

相对于有机和聚合物材料，无机材料通常比较稳定，但是比较脆。脆性是无机材料的共性，能否研制出可弯曲又有韧性的无机材料是人们一直在努力的目标之一。随着可穿戴电子、特别是可拉伸电子材料的发展，开发出柔性的无机半导体材料越来越受到科学界和工业界的重视。

本发明证明氧化亚铜纳米线薄膜具有很好的柔性和可弯曲性，并且与有机基底的附着力也很强，是一种难得的可弯曲无机材料。 [（1）徐伟，肖星星，夏鹏，一种氧化亚铜纳米线多孔薄膜及其制备方法和应用，发明专利: 2014100140030]。

发明内容

本发明目的在于提出一种柔性可弯曲的氧化亚铜薄膜及其制备方法和应用。

本发明提出的柔性可弯曲的氧化亚铜薄膜，由氧化亚铜纳米线通过自发堆积形成，纳米线宽度小于80纳米。

本发明提出的柔性可弯曲的氧化亚铜薄膜的制备方法，以硫氰酸亚铜（CuSCN）薄膜为前体，在碱溶液中浸泡处理，通过化学反应原位制备；具体步骤为：

在柔性基底上先沉积铜膜（厚度：50-200纳米）；然后将铜膜浸入到硫氰酸盐溶液（浓度：0.5~50 毫摩尔/升）中，浸泡1~24小时，通过化学反应在塑料基底上形成硫氰酸亚铜薄膜；然后用去离子水充分洗涤，再将硫氰酸亚铜薄膜浸入到碱溶液（浓度： 5~20毫摩尔/升）中反应1~24小时，取出薄膜，用去离子水充分洗涤，再干燥，即得到在塑料基底表面上原位形成的氧化亚铜纳米线薄膜。

本发明中，所述柔性基底可采用塑料基底、金属箔、织物、纸质基底之一种。

本发明中，所述硫氰酸盐可采用硫氰酸铵（NH₄SCN）、硫氰酸钠（NaSCN）、硫氰酸钾（KSCN）、硫氰酸锂（LiSCN）之一种，或者其中几种的混合物。

本发明中，所述碱溶液可采用氢氧化钠（NaOH）、氢氧化钾（KOH）之一种。

扫描电子显微镜（SEM）观察证实绝大多数纳米线宽度在80纳米以下，长度可达1微米或更长，纳米线随机堆积成膜。X-射线衍射（XRD）分析数据证明该纳米线薄膜是氧化亚铜。

实验证明，沉积在柔性基底上的氧化亚铜纳米线薄膜，很容易做成大面积柔性薄膜，具有很好的柔性和可弯曲性，而且与基底的结合力也很强，薄膜结构稳定。弯曲和对折实验证明氧化亚铜纳米线薄膜不会从塑料基底上脱落。研究还发现，氧化亚铜纳米线薄膜在各种严酷条件下仍然保持很好的结构稳定性和表观稳定性。

纳米压痕测试和纳米划痕测试实验也证明，氧化亚铜纳米线薄膜和塑料基底之间的附着力很大，因此能够稳定附着在塑料基底上。