[发明专利]交叉有序化银纳米线薄膜及其图案化的方法

说明书

本发明提供了一种交叉有序化银纳米线薄膜及其图案化的方法，包括：(1)采用动态搅拌清洗方法对由多元醇还原法制备得到的AgNWs原液进行纯化；(2)将纯化的AgNWs分散在无水乙醇中配成浓度在0.4wt％以上的AgNW分散液；(3)PET基材经超声清洗、表面亲水化处理、PLL水溶液旋涂改性；(4)采用Meyer棒涂法得到交叉有序化银纳米线透明导电薄膜；(5)将正性光刻胶旋涂到交叉有序化银纳米线透明导电薄膜上，然后预固化、紫外曝光、显影、刻蚀、洗涤、干燥获得一定形状的导电通道。本发明能大幅度提高了棒涂法制备的AgNW TCF的有序化程度，提供的图案化方法可以提高图案的精度且不影响导电薄膜的光学性能。

技术领域

本发明属于纳米材料制备与应用技术领域，具体涉及银纳米线有序化及其图案化的方法。

背景技术

透明导电电极在光电器件中应用十分广泛，例如柔性太阳能电池、柔性触摸屏和显示屏等。目前用来制备透明导电电极最常见的材料是氧化铟锡(ITO)，但由于ITO材料成本很高，而且又硬又脆，应用十分有限。作为最有希望替代ITO的一种新型材料，银纳米线(AgNW)与石墨烯、碳纳米管、导电聚合物等相比，其透光性和导电性更佳。而且，AgNW网络可通过棒涂、旋涂或喷涂等方法直接制得，成本低，方法简便。但一般的AgNW网络都是随机分布的，往往会存在分布不均匀、表面粗糙度大、AgNWs容易缠绕在一起、AgNWs之间结电阻大等问题。

针对上述问题，研究者采用在AgNW墨水中添加微量有机物、在表面添加高分子聚合物涂层、机械压制以及热退火等方法。但这些方法工艺流程复杂且效果不理想。对此，Ko等人提出了一种新的方法，通过调整AgNWs的排布方向，使之沿着同一个方向排列，从而得到有序化AgNW网络，其结点排布也会变得均匀有序化，所制得的透明导电薄膜(TCF)方阻小且均匀，表面光滑，粗糙度小。

尽管通过喷涂的方法可以得到有序化程度很高的AgNW网络，但其均匀性很差，除了喷涂区域中心的位置其有序化程度都不高，导致其透过率和方阻的均匀性不佳。所以在实际应用中，该方法并不适合推广。而很多研究小组用棒涂法制备有序化AgNWTCF，得到的AgNW网络虽然均匀性好，但其有序化程度普遍较低。

然而，有序化AgNWTCF在显示设备中的应用有限，大多数显示器需要同时存在导电与非导电区域，因此，需要用图案化来解决这个问题，其图案化的精度直接决定了所制器件的性能高低。而图案化的方法也有很多，比如丝网印刷，通过应用蚀刻掩膜版进行化学蚀刻等。然而，这些方法存在分辨率低、刻蚀区域与非刻蚀区域光学性能差异大导致肉眼可见等缺点。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种利用棒涂法制备交叉有序化银纳米线透明导电薄膜(AgNW TCF)的方法，大幅度提高了棒涂法制备的AgNW TCF的有序化程度。

本发明的第二个目的是提供一种交叉有序化银纳米线透明导电薄膜(AgNW TCF)的图案化方法，以提高图案的精度且不影响导电薄膜的光学性能。

为达到上述目的，本发明的具体技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种交叉有序化银纳米线(AgNW)透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)以无水乙醇为纯化溶剂，采用动态搅拌清洗方法对由多元醇还原法制备得到的AgNWs原液进行纯化，在去除AgNWs原液中含有的有机物、银纳米颗粒和短棒的同时保留AgNWs表面的PVP层，得到纯化的AgNWs；

(2)将步骤(1)得到的纯化的AgNWs分散在无水乙醇中配成浓度在0.4wt％以上的AgNWs分散液；

(3)PET基材经超声清洗、表面亲水化处理、PLL水溶液旋涂改性，得到预处理后的PET基材；