[发明专利]一种超高稳定性环氧封装银纳米线柔性透明电极的制法及其应用

说明书

本发明涉及一种超高稳定性环氧封装银纳米线柔性透明电极的制备方法及其应用。所述制备方法包括以下步骤：将银纳米线分散液涂覆到柔性基材上，形成一定厚度的分散液液膜，然后干燥；利用等离子体表面刻蚀法或加热法，提升银纳米线的接触性；将环氧单体和固化剂复配得到混合液，采用喷涂或刮涂方式，将复配后的混合液覆盖到经过等离子体处理或热处理后的银纳米线表面，加热固化，即得到超高稳定性环氧封装银纳米线柔性透明电极膜。本发明制备得到的柔性透明电极膜材料，在热氧稳定性、耐弯折性、耐摩擦性、耐刮擦性、粘结性、抗溶剂性以及耐硫侵蚀性方面，均具有非常优异的表现。

技术领域

本发明属于柔性透明导电薄膜领域，具体涉及一种超高稳定性环氧封装银纳米线柔性透明电极的制备方法及其应用。

背景技术

透明电极材料在很多领域具有广泛的应用价值，例如，透明电极可以用作平板电脑和手机的触摸屏显示器的阴极材料，或者应用于太阳能电池。目前商用的透明电极主要由氧化铟锡(ITO)制备得到。

ITO的缺陷在于：第一，地壳中铟的含量有限；第二，ITO很脆，不适合应用于柔性装置。因此，众多ITO的替代品应运而生。目前主流的ITO替代品有：金属网格、石墨烯、碳纳米管、银纳米线。其中，银纳米线具有如下优势：1)银线具有非常高的长径比；2)银线相对容易合成；3)银线可以简便的在柔性基材进行涂覆操作；4)银线可以通过压力、光、热、等离子等手段，进行焊接。

裸露的银纳米线的在透明电极的制备领域具有不可忽视的缺陷。银纳米线对于柔性基材的粘附性非常差，缺乏耐磨性，并且非常容易被氧化。因此如何提升银纳米线的这些性能。对于银线透明电极材料的应用而言至关重要。

针对银纳米线的这些性能提升，目前已有较多文献资料报道。例如，可利用石墨烯对银纳米线表面涂覆(例如文献Nano Lett.2015,15,4206-4213；Carbon2014,69,437-443；Nanoscale 2013,5,7750-7755；RSC Adv.2016,6,67389-67395)，或利用溶胶-凝胶法，将无机氧化物沉积在银线表面，提高银纳米线的耐氧化性能(例如文献：Journal of MaterialsChemistry C 2014,2,3914-3920；ACS Appl.Mater.Interfaces 2015,7,24601-24607)；还可以将银纳米线封装在聚氨酯(Materials&Design 2017,129,180-185)、光刻胶(ACSAppl.Mater.Interfaces2015,7,23297-23304)、环氧树脂(RSC Adv.2015,5,27657-27664)、聚多巴胺(Nanoscale 2014,6,4812-4818)、聚硅氧烷(Adv.Mater.2012,24,5117-5122)、聚乙烯醇(Adv.Mater.2010,22,4484-4488)、聚碳酸脂(Nanotechnology 2013,24,275603)等聚合物材料中。

然而，现有技术的缺陷在于：1)石墨烯和基于“溶胶-凝胶法”的无机氧化物并不能提供优异的耐磨性和粘附性；2)聚合物材料的厚度通常达到几个微米，远大于银纳米线的直径(约为20～150nm)，银线则完全包埋在聚合物基材里，此时，需要将聚合物层剥离，或者将聚合物层边缘刻蚀，才能形成导电网络。

为了克服现有技术存在的问题，在保证耐磨性和粘附性的基础上，CN105702381A报道了一种利用环氧树脂和聚氨酯水性乳液封装银纳米线的方法。该方法先将银纳米线焊接成连续导电网络，然后利用树脂固化封装。然而，相对于单根银纳米线，焊接一体化的银纳米网络无法有效在环氧树脂和聚氨酯基材中运动，所以就导致了该专利中，聚合物树脂一定不能涂的太厚，如果树脂涂层太厚，就会把银纳米网络全部覆盖，使得银线网络丧失导电性。并且，为避免过多的聚合物覆盖银纳米线表面，使得导电性降低，其所用的水性乳液浓度也较低，这样虽然保证了电极膜的导电性，但这种低浓度的聚合物乳液对于耐磨性、黏附性及抗氧化性的提升有限。因此，如何在保证银纳米线导电性的前提下，最大幅度的提高透明电极膜的这些性能，对于本领域而言非常重要。