一种复合透明导电薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合透明导电薄膜及其制备方法，其中，复合透明导电薄膜包括金属纳米线、含硅纳米颗粒及导电片状碳单质；其中，各所述金属纳米线构成所述复合透明导电薄膜的导电网络；若干所述含硅纳米颗粒受分子间作用力被吸附在各所述金属纳米线的周围，用于分散各所述金属纳米线；所述导电片状碳单质用于导电连接各所述金属纳米线。该复合透明导电薄膜可用作柔性透明电极，在太阳能电池、触摸屏、电致发光显示器、电子纸、液晶显示器、等离子显示器、电磁屏蔽材料等光电领域有着广泛应用。

【技术实现步骤摘要】
一种复合透明导电薄膜及其制备方法
本专利技术涉及透明导电薄膜，尤其涉及的是，一种复合透明导电薄膜及其制备方法。
技术介绍
透明导电薄膜是一种既能导电又在可见光范围内具有高透明率的一种薄膜，主要用于光电器件的窗口材料，其中，光电器件如LED、薄膜太阳能电池等。氧化铟锡(ITO)薄膜具有透光性好、电阻率低、化学性质稳定的优点，目前的应用最为广泛。但是ITO薄膜的脆性大、韧性差、合成温度高、与柔性衬底的结合性较差，而且铟的储量有限，价格在不断上涨，这些缺点都限制了其进一步的应用，急需开发其他的替代材料。碳纳米管、石墨烯及金属纳米线，均具有良好的导电性能，在透明导电薄膜领域有着良好的应用前景。但是碳纳米管与石墨烯均具有较高的接触电阻，使得薄膜材料的电导率较低。另外，碳纳米管与石墨烯的质量对其电导率有着显著影响，各种缺陷的存在都会严重影响电子的迁移率，目前尚不能实现高质量碳纳米管与石墨烯的规模化制备。金属纳米线具有良好的导电性能、优异的透光性、耐曲挠性，为可弯折LED显示器、触摸屏等柔性产品的实现提供了可能。与石墨烯相比，高长径比的金属纳米线在较低的含量下即可形成联通的导电网络，因此采用金属纳米线的薄膜具有更高的透过率及成本优势；与同样具有高长径比结构的碳纳米管相比，金属纳米线之间的接触电阻小，具有更好的导电性能。例如，银是导电性能最好的金属，具有良好的化学稳定性，目前已发展了多种银纳米线的制备方法，为银纳米线的工业化应用提供了基础。但是，金属纳米线透明导电膜，例如银纳米线透明导电膜，其光透过率与导电性互为矛盾关系。银纳米线含量的增加，有助于构筑完整的导电网络，提高薄膜的导电性能，但是由于银纳米线非透明，其含量的增加势必会导致透过率的下降。如图1所示，银纳米线由于其高的比表面积，在应用时极易团聚，使得部分纳米线不能充分发挥其作用。通过调控金属纳米线之间的分子间作用力，可提高金属纳米线的分散性能。现有技术中多向体系内引入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等高分子表面活性剂分散剂以对分子间作用力进行调控。但这些表面活性剂会将金属纳米线完全或部分包覆，使得金属纳米线的导电性能下降，往往需要后续烧结处理。但是，由于烧结工序的存在，一方面使得难以在类似于PET的低耐热性塑料基板上形成透明电极，另一方面由于烧结温度较高，金属纳米线容易断裂。此外，以喷涂、丝网印刷、辊涂、旋涂等方法制备的金属纳米线薄膜，例如银纳米线透明导电膜，与衬底的结合不牢固，使得薄膜易脱落。现有技术中多在基片上增加一有机粘附层，但是，设置该粘附层，既增加了透明导电膜的整体厚度，又降低了电子的迁移率。因此，在利用金属纳米线高电导率的前提下，如何实现对金属纳米线的有效分散，具有极大的应用价值及经济效益，由此，有必要研究一种新的金属纳米线薄膜。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种新的复合透明导电薄膜，能够对金属纳米线有效分散，以较少的金属纳米线构筑完整的导电网络，以节省透明导电薄膜的成本；还提供该复合透明导电薄膜的制备方法。本专利技术的技术方案如下：一种复合透明导电薄膜的制备方法，其包括：将已分散的含硅纳米颗粒溶液，加入到已分散的金属纳米线溶液中，得到初级混合溶液；将已分散的导电片状碳单质溶液，加入到已分散的所述初级混合溶液中，得到待处理混合溶液；将已分散的所述待处理混合溶液真空抽滤，得到待处理膜及其附着的第一滤纸；所述第一滤纸用水润湿，将第一衬底、待处理膜及其附着的第一滤纸、用水润湿的第二滤纸、第二衬底固定后干燥；分别将所述第二衬底、所述第二滤纸与所述待处理膜分离；将所述第一衬底、用水润湿的所述第一滤纸与所述待处理膜置于溶剂中，溶解所述第一滤纸；将所述待处理膜与所述第一衬底取出后干燥；将所述待处理膜与所述第一衬底分离，得到所述复合透明导电薄膜。优选的，将已分散的含硅纳米颗粒溶液加入到已分散的金属纳米线溶液之前，还对金属纳米线进行清洗，离心后，超声分散在水中。优选的，所述金属纳米线包括金属单质纳米线和/或金属合金纳米线；和/或，所述含硅纳米颗粒包括纳米级的硅颗粒、二氧化硅颗粒、碳化硅颗粒和/或氮化硅颗粒；和/或，所述导电片状碳单质包括石墨烯或石墨片；和/或，所述水为纯净水。优选的，所述制备方法包括以下步骤：将已分散的硅纳米颗粒水溶液，加入到已分散的银纳米线水溶液中，得到初级混合溶液，其中，银纳米线与硅纳米颗粒的质量比为8:1～1:1；将已分散的石墨烯水溶液，加入到已分散的所述初级混合溶液中，得到待处理混合溶液，其中，银纳米线与石墨烯的质量比例为12:1～6:1；将已分散的所述待处理混合溶液真空抽滤，得到待处理膜及其附着的第一滤纸，其中，所述第一滤纸为混合纤维素滤纸；所述第一滤纸用水润湿，将第一衬底、待处理膜及其附着的第一滤纸、用水润湿的第二滤纸、第二衬底固定后干燥，其中，所述第二滤纸为尼龙滤纸，所述待处理膜的纳米线面正对所述第一衬底；先将所述第二衬底与所述第二滤纸分离，然后将所述第二滤纸与所述待处理膜分离；将所述第一衬底、用水润湿的所述第一滤纸与所述待处理膜置于有机溶剂中，溶解所述第一滤纸；将所述待处理膜与所述第一衬底取出后自然干燥；将所述待处理膜与所述第一衬底分离，得到所述复合透明导电薄膜。优选的，所述制备方法包括以下步骤：将已分散的0.5mg/mL硅纳米颗粒水溶液，加入到已分散的2mg/mL银纳米线水溶液中，得到初级混合溶液，其中，银纳米线与硅纳米颗粒的质量比为4:1；将已分散的1mg/g石墨烯水溶液，加入到已分散的所述初级混合溶液中，得到待处理混合溶液，其中，银纳米线与石墨烯的质量比例为8:1；将已分散的所述待处理混合溶液真空抽滤，得到待处理膜及其附着的第一滤纸，其中，所述混合纤维素滤纸的孔径为0.22μm；所述第一滤纸用水润湿，将第一衬底、待处理膜及其附着的第一滤纸、用水润湿的第二滤纸、第二衬底固定后干燥，其中，所述第二滤纸为尼龙滤纸，所述待处理膜的纳米线面正对所述第一衬底；先将所述第二衬底与所述第二滤纸分离，然后将所述第二滤纸与所述待处理膜分离；将所述第一衬底、用水润湿的所述第一滤纸与所述待处理膜置于丙酮溶液中，溶解所述第一滤纸；将所述待处理膜与所述第一衬底取出后自然干燥；将所述待处理膜与所述第一衬底分离，得到所述复合透明导电薄膜。优选的，所述将所述待处理膜与所述第一衬底分离，包括以下步骤：在所述待处理膜上方滴加已混有光引发剂的丙烯酸酯，使丙烯酸酯完全覆盖银纳米线薄膜，紫外固化后将所述待处理膜与所述第一衬底分离，得到附着在丙烯酸酯上的所述复合透明导电薄膜。优选的，所述将所述待处理膜与所述第一衬底分离，包括以下步骤：在所述待处理膜上方覆盖硅橡胶，加温固化后将所述待处理膜与所述第一衬底分离，得到附着在硅橡胶上的所述复合透明导电薄膜。本专利技术的又一技术方案如下：一种复合透明导电薄膜，其包括金属纳米线、含硅纳米颗粒及导电片状碳单质；其中，各所述金属纳米线构成所述复合透明导电薄膜的导电网络；各所述金属纳米线的周围分别吸附若干所述含硅纳米颗粒，用于分散设置各所述金属纳米线；所述导电片状碳单质用于导电连接各所述金属纳米线。优选的，所述复合透明导电薄膜，采用任一上述制备方法制得。优选的，所述金属纳米线为银纳米线，所述含硅纳米颗粒为硅纳米颗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，包括：将已分散的含硅纳米颗粒溶液，加入到已分散的金属纳米线溶液中，得到初级混合溶液；将已分散的导电片状碳单质溶液，加入到已分散的所述初级混合溶液中，得到待处理混合溶液；将已分散的所述待处理混合溶液真空抽滤，得到待处理膜及其附着的第一滤纸；所述第一滤纸用水润湿，将第一衬底、待处理膜及其附着的第一滤纸、用水润湿的第二滤纸、第二衬底固定后干燥；分别将所述第二衬底、所述第二滤纸与所述待处理膜分离；将所述第一衬底、用水润湿的所述第一滤纸与所述待处理膜置于溶剂中，溶解所述第一滤纸；将所述待处理膜与所述第一衬底取出后干燥；将所述待处理膜与所述第一衬底分离，得到所述复合透明导电薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种复合透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，包括：将已分散的含硅纳米颗粒溶液，加入到已分散的金属纳米线溶液中，得到初级混合溶液；将已分散的导电片状碳单质溶液，加入到已分散的所述初级混合溶液中，得到待处理混合溶液；将已分散的所述待处理混合溶液真空抽滤，得到待处理膜及其附着的第一滤纸；所述第一滤纸用水润湿，将第一衬底、待处理膜及其附着的第一滤纸、用水润湿的第二滤纸、第二衬底固定后干燥；先将所述第二衬底与所述第二滤纸分离，然后将所述第二滤纸与所述待处理膜分离；将所述第一衬底、用水润湿的所述第一滤纸与所述待处理膜置于溶剂中，溶解所述第一滤纸；将所述待处理膜与所述第一衬底取出后干燥；将所述待处理膜与所述第一衬底分离，得到所述复合透明导电薄膜。2.根据权利要求1所述复合透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，将已分散的含硅纳米颗粒溶液加入到已分散的金属纳米线溶液之前，还对金属纳米线进行清洗，离心后，超声分散在水中。3.根据权利要求1所述复合透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述金属纳米线包括金属单质纳米线和/或金属合金纳米线。4.根据权利要求1所述复合透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述含硅纳米颗粒包括纳米级的硅颗粒、二氧化硅颗粒、碳化硅颗粒和/或氮化硅颗粒。5.根据权利要求1所述复合透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述导电片状碳单质包括石墨烯或石墨片。6.根据权利要求1所述复合透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述水为纯净水。7.根据权利要求1所述复合透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，包括：将已分散的硅纳米颗粒水溶液，加入到已分散的银纳米线水溶液中，得到初级混合溶液，其中，银纳米线与硅纳米颗粒的质量比为8:1～1:1；将已分散的石墨烯水溶液，加入到已分散的所述初级混合溶液中，得到待处理混合溶液，其中，银纳米线与石墨烯的质量比例为12:1～6:1；将已分散的所述待处理混合溶液真空抽滤，得到待处理膜及其附着的第一滤纸，其中，所述第一滤纸为混合纤维素滤纸；所述第一滤纸用水润湿，将第一衬底、待处理膜及其附着的第一滤纸、用水润湿的第二滤纸、第二衬底固定后干燥，其中，所述第二滤纸为尼龙滤纸，所述待处理膜的纳米线面正对所述第一衬底；先将所述第二衬底与所述第二滤纸分离，然后将所述第二滤纸与所述待处理膜分离；将所述第一衬底、用水润湿的所述第一滤纸与所述待处理膜，置于有机溶剂中，溶解所述第一滤纸；将所述待处理膜与所述第一衬底取出后...

【专利技术属性】
技术研发人员：王守玲，
申请(专利权)人：上海科慧太阳能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31