[发明专利]导电材料和导电薄膜及其制备方法

说明书

本申请公开了一种导导材料和导导薄膜及其制备方法。导导材料包括铜铜米线、包覆层和导导聚合物；包覆层包覆在铜铜米线表面以形成以铜铜米线线核，以包覆层线壳的铜铜米线核壳结构材料，包覆层包括金属或金属氧化物；导导聚合物与铜铜米线核壳结构材料形成共聚体。本申请在制备铜铜米线核壳结构材料的基础上，利用硅烷偶联联接枝导导聚合物，具有制备合成方法简简、成本低、温度低、环保安全等特点，同时制备的导导薄膜具有优异的导导性和透光率，具有十分广泛的应用前景。

技术领域

本申请涉及光电子技术领域，具体涉及一种导电材料和导电薄膜及其制备方法。

背景技术

透明电极(Transparent Electrodes，TEs)在电子与光电子产业的发展中占有举足轻重的地位，是制备众多电子与光电子元器件不可缺少的光电功能材料，主要应用于触摸屏、太阳能电池、平板显示器、发光二极管、传感器等。随着柔性、可穿戴式、便携式电子技术的发展，对透明电极提出了更高的要求。不仅需要其具有优异的光电性能、优越的化学稳定性，而且还要求其具有高度柔性，并可低成本、大面积制作。受限于氧化铟锡(Indium TinOxide，ITO)的高价和低利用率情况，目前已经有多种材料被用来尝试取代ITO，如碳纳米管、石墨烯、金属网格和金属纳米线等。其中，碳纳米管具有很高的机械强度，但是其工业化量产技术尚未完善，且制成的薄膜导电性较差；石墨烯透明电极的性能较为接近ITO，但是其制膜过程复杂，导致成品率低、制造成本高的特点；金属网格性能优异，但其本身的规则结构容易出现莫瑞干涉。金属纳米线透明电极凭借其高度的抗挠性、优异的透光率和导电性成为很有潜力的ITO替代方案。当前采用银纳米线(Ag Nanowires，AgNWs)制备的透明电极性能已经优于ITO，但AgNWs依然存在价格昂贵的缺点。铜与银的导电性相当，然而铜的价格仅为银的1％，且储量丰富。因此采用铜纳米线(Cu Nanowires，CuNWs)制备透明电极的应用前景更为广阔，将更具有市场竞争力。

CuNWs作为透明导电层，以其良好的光透过性、导电性、柔性以及低成本特性受到了研究者及工业界的广泛关注。目前，CuNWs的可批量制备已得以实现：采用CuNWs制备的透明电极在90％透过率下方阻可达28～40Ω/sq，性能媲美ITO。CuNWs透明电极具有优越的性能及应用前景，但是CuNWs极易被氧化，限制其在光电器件中的应用——暴露在空气中的CuNWs容易与空气中的水氧发生反应，氧化层会自发地在其表面形成，致使导电性失效。因此如何获得更低方阻、更高透过率的柔性透明电极，并实现CuNWs的抗氧化已成为该领域前沿研究的热点和难点之一。目前研究者广泛采用构筑CuNWs复合薄膜的方法来提高其稳定性。虽然通过构筑CuNWs复合薄膜能有效提高CuNWs的稳定性，但牺牲了其一定的导电性和透过率。因此，有必要设计制备出一种兼具高电导率、高透过率以及优异空气稳定性的CuNWs复合薄膜。

发明内容

本申请提供一种导电材料和导电薄膜及其制备方法，具有较高的透光率和导电性，并且具备高稳定性。

本申请提供一种导电材料，导电材料包括铜纳米线、包覆层和导电聚合物；包覆层包覆在铜纳米线表面以形成以铜纳米线为核，以包覆层为壳的铜纳米线核壳结构材料，包覆层包括金属或金属氧化物；导电聚合物与铜纳米线核壳结构材料形成共聚体。

可选的，在本申请的一些实施例中，导电聚合物通过自由基与铜纳米线核壳结构聚合。

可选的，在本申请的一些实施例中，铜纳米线的直径为50～200nm。

可选的，在本申请的一些实施例中，包覆层包括银、锌、锡、镍、钛、氧化银、氧化锌、氧化锡、氧化镍或二氧化钛中的一种或多种。

可选的，在本申请的一些实施例中，导电聚合物包括聚乙撑二氧噻吩、聚吡略、聚噻吩、聚亚苯基、聚苯乙炔或聚苯胺中的一种或多种。

可选的，在本申请的一些实施例中，铜纳米线、包覆层和导电聚合物之间的比例为1∶1～1.5∶10～1000。