[发明专利]一种基于可见光诱导自修复柔性透明电极的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于可见光诱导自修复柔性透明电极的制备方法，属于纳米光电材料技术领域。先通过聚合反应制备双硒聚氨酯聚合物，并将其溶解于有机溶剂中，形成聚合物溶胶。再将银纳米线分散液旋涂在玻璃上，通过热处理使纳米线在玻璃表面形成导电网络。将双硒聚氨酯聚合物溶胶旋涂至覆有银纳米线玻璃的表面，通过热固化处理使银纳米线粘附于聚合物薄膜表面，最后将薄膜剥离，即得到柔性透明薄膜电极。本发明提供了一种具有高效自修复功能、低成本、高柔性以及高导电性能的柔性透明电极的制备方法，该方法具有制备简单、可大面积制备的特点，所制备的柔性透明电极能在可见光条件下高效自修复，使之在柔性光电子器件领域具有潜在的应用前景。

技术领域

本发明属于纳米光电材料技术领域，更具体地，涉及一种基于可见光诱导自修复柔性透明电极的制备方法。

背景技术

近几十年来，我国的光电子产业取得了快速发展。特别是，随着柔性可穿戴设备、电子皮肤以及柔性显示等柔性光电子器件的集成化程度的提高，对柔性器件电极性能提出了更高的要求。ITO作为目前应用最为广泛的电极材料之一，其自身的脆性易使其在弯曲过程中产生裂纹，削弱其导电性能，极大地限制其在柔性光电子器件领域的应用。另外，ITO薄膜需要进行高温处理工艺，而通常的柔性聚合物衬底难以耐受较高温度。中国专利CN107507676A公开了一种基于银纳米线和PEDOT的纸基柔性透明电极的快速制备方法。该发明制备的纸基柔性透明电极呈现出柔性和可折叠性以及电性能稳定的突出优点。中国专利CN103151101B公开了一种掺杂石墨烯柔性透明电极的制备方法。该发明以化学气相沉积法(CVD)生长的石墨烯为原料，经过化学手段实现石墨烯异质原子及分子级的掺杂，所制备的掺杂石墨烯柔性透明电极具有低电阻、高透光率和可弯曲的优良性质，其方块电阻达到3～500Ω/sq，透光率达到87.4～97.6％，优于现有的ITO、碳纳米管基的透明电极。

最为重要的是，当柔性透明电极的聚合物基底受到的拉伸应力超过其断裂极限时，会使得聚合物基底产生裂纹，进而导致电子器件的失效。基于以上不利因素，迫使人们开发具有自修复功能的新型柔性透明电极材料，以满足新型柔性光电器件的发展。自修复技术作为提高柔性透明电极稳定性的一种有效手段，其自修复机制主要基于聚合物分子间作用力或化学键作用，其中包括氢键以及可逆动态共价键等，一般通过紫外辐照或热处理等方式诱导柔性透明电极的自修复功能。然而，激发聚合物薄膜自修复的紫外光以及高温往往会影响柔性透明电极的导电性，更为重要的是，紫外光会诱导银纳米线降解(M.R.Azani,A.Hassanpour,T.Torres,Adv.Energy Mater.2020,10,2002536.)。因此，利用温和的可见光作为柔性透明电极自修复的激发源，一方面能修复柔性透明电极表面裂纹，同时也能保证导电纳米材料不被激发源破坏。该技术为实现柔性电子器件高的耐弯折性能以及扩宽其在柔性可穿戴领域中的应用提供了思路。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于可见光诱导自修复柔性透明电极的制备方法。由于现有的柔性透明电极在形变过程中易产生裂纹，其会导致器件的失效。基于此，本发明采用聚合反应制备得到双硒聚氨酯，使裂纹处的-Se-Se-动态共价键在可见光激发下发生断裂-重排-粘附反应，从而达到修复柔性透明电极表面裂纹，恢复其导电性能的目的。相比于传统的紫外光和高温自修复诱导源而言，该发明利用温和的可见光作为柔性透明电极自修复诱导源，可避免导电纳米材料在紫外光诱导源条件下发生降解，同时也可避免聚合物薄膜在高温下产生不可逆形变，显著改善柔性透明电极的耐弯折性能以及稳定性。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于可见光诱导自修复柔性透明电极的制备方法，包括以下步骤：

(1)双硒聚氨酯聚合物的制备：首先，以一定比例的聚四氢呋喃、二异氰酸酯以及有机锡催化剂为反应原料，在一定的温度下反应得到聚氨酯预聚体。随后，在聚氨酯预聚体中加入一定量的双硒二元醇扩链剂，通过机械搅拌使双硒二元醇在上述反应体系中充分溶解，形成均一稳定的溶胶，随后，并将溶胶倒入聚四氟乙烯模具中进行热固化反应，形成具有双硒聚氨酯聚合物材料。