[发明专利]一种具有分级结构的柔性透明导电膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种具有分级结构的柔性透明导电膜及其制备方法，涉及导电膜技术领域。其制备方法包括：采用静电纺丝获得三维网状的聚合物模板；通过磁控溅射在聚合物模板上溅射金属，得到金属纳米丝网；将金属纳米丝网转移至柔性透明基底表面，然后置于溶剂中，去除金属纳米丝网中的聚合物模板，得到金属纳米薄膜；通过喷墨打印在金属纳米薄膜表面打印出银网格电路层，得到柔性透明导电膜。制备的具有分级导电网络结构的柔性透明导电膜，具有更低的电阻和更高的稳定性。静电纺丝和磁控溅射得到的纳米丝网很好地弥补了喷墨打印得到的银网格间隙从而实现了对其导电性的增强，通过复合结构增强导电性而不显著的影响透光性。成本低廉、操作简单，适用于大面积卷对卷工业生产。

技术领域

本发明涉及透明导电电极技术领域，且特别涉及一种具有分级结构的柔性透明导电膜及其制备方法。

背景技术

具有优异机械柔性的透明导电电极(TCE)将是下一代可穿戴光电器件的重要部件，例如在发光器件、光伏电池、开关器件和触摸屏面板等领域的应用将十分广泛。目前，氧化铟锡(ITO)由于其光学透明性、热/化学稳定性、器件兼容性和完善的制造工艺，在学术和工业界中一直是最广泛使用的TCE材料。但是由于ITO中的铟元素地壳中含量低，质脆易碎，制备成本高、红外透过率低、化学稳定性差，限制了ITO在透明导电电极领域的应用。

发明人研究发现，目前已有许多透明导电电极的替换材料，例如石墨烯、导电聚合物、碳纳米管、金属纳米线等，但是，大部分材料不适用于大面积制备过程，稳定性和导电性均较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有分级结构的柔性透明导电膜的制备方法，制备方法简单，参数可控，适用于大面积制备。

本发明的另一目的在于提供一种具有分级结构的柔性透明导电膜，此柔性透明导电膜的电阻低、导电性好、耐弯折性能强。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种具有分级结构的柔性透明导电膜的制备方法，包括以下步骤：

S1，采用静电纺丝获得三维网状的聚合物模板；

S2，通过磁控溅射在所述聚合物模板上溅射金属，得到金属纳米丝网；

S3，将所述金属纳米丝网转移至柔性透明基底表面，然后置于溶剂中，去除所述金属纳米丝网中的聚合物模板，得到金属纳米薄膜，所述金属纳米薄膜具有一层金属纳米层；

S4，通过喷墨打印在所述金属纳米丝网导电薄膜表面打印出一层银网格电路层，得到具有分级结构的柔性透明导电膜。

在本发明较佳的实施例中，步骤S2中，所述金属纳米层的厚度为50～100nm，步骤S4中，所述银网格电路层的厚度为5～20μm。

在本发明较佳的实施例中，所述柔性透明基底的承载面上未被所述金属纳米层上的金属和所述银网格电路层上的银覆盖的面积大于或等于该承载面的85％。

在本发明较佳的实施例中，所述金属纳米层的金属选自银、铜、铂中的一种或多种。

在本发明较佳的实施例中，步骤S1中，静电纺丝的纺丝液为质量浓度为5～20％的PVA胶体溶液。

在本发明较佳的实施例中，步骤S1中，静电纺丝的过程为：以铝制凹槽作为收集器，在发射极施加12～18kV的正电压，在收集器施加的1～3kV的负电压，纺丝得到所述聚合物模板。

在本发明较佳的实施例中，步骤S4之后，还包括：在所述柔性透明导电膜表面形成一层保护膜，所述保护膜选自PET膜、PVC膜、PE膜中的一种，厚度为20～100μm。

在本发明较佳的实施例中，所述柔性透明基底选自PET膜、PI膜、PE膜、TPU膜、蚕丝蛋白膜中的一种。