[发明专利]一种纳米银线的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种纳米银线的制备方法。

背景技术

纳米线作为一种纳米尺度的线，是在横向上被限制为100纳米以下（纵向没有限制）的一维结构。纳米银线除了具备银优良的导电性之外，由于纳米级别的尺寸效应，其还具有优异的透光性和抗弯折性，因此被视为是最有可能替代传统氧化铟锡（ITO）透明电极的材料。相对传统的ITO透明导电材料，纳米银线具有用量低、价格便宜等优势，因此可广泛应用于各种透明导电材料，如柔性太阳能电池、电容屏导电材料等，从而为实现柔性、可弯折LED显示、触摸屏等提供了可能。

目前，纳米银线的制备方法大体包括以下几种：模板法、仿生合成法、多元醇法、湿化学法、水热法、分子自组装诱导法、电化学法等（Z.Jiang,z.Xie,and et al.,Chem.Phys.Lett.,374(2003)645;Y.Yin,and et al.Chem.Mater.14(2002)4736;Y.Xia,Science,298(2002)2176;E.Branun,Y.Eichen,and et al.J.Am.Chem.Soc.,123(2001)10397;K.K.Caswell,C.M.Bender,and et al.,Nano Lett.,3(2003)667;Z.Wang,J.Liu,and et al.,Chem.Eur.J.,11(2005)160;Y.Gao,P.Jiang,and et al.,J.Phys.Chem.B,108(2004)12877）。以上几种方法虽各具特点，但在某种程度上都存在着制备量少、成本高、需要昂贵的仪器设备以及工艺过程过长等问题，尤其是利用上述方法所制备的纳米银线均一性较差，直径和长度均不可控，从而导致利用其制备的柔性光电材料的电阻均一性和弯折性较差。

静电纺丝是一种利用聚合物溶液或熔体在强电场作用下形成喷射流进行纺丝加工的一种工艺，其原理具体为：喷射装置中聚合物溶液或熔融液（纺丝液）在力的作用下,受表面张力作用而保持在喷嘴处的高分子液滴,在高压电场诱导下表面聚集电荷,受到一个与表面张力方向相反的电场力，当电场逐渐增强时,喷嘴处的液滴由球状被拉长为锥状,形成所谓的泰勒锥(Taylorcone)，而当电场强度增加至一个临界值时,电场力就会克服液体的表面张力而从泰勒锥中喷出；喷射流在高电场的作用下发生震荡而不稳,产生频率极高的不规则性螺旋运动，在高速震荡中,喷射流被迅速拉细,溶剂也迅速挥发,最终形成直径在nm级的纤维,并以随机的方式散落在收集装置上；当纤维丝沉积到一定厚度时，形成纳米纤维的无纺布。

静电纺丝是制备聚合物纳米纤维的理想方法，其具有制造装置简单、纺丝成本低廉、可纺物质种类繁多、工艺可控等优点。目前，利用静电纺丝技术已经制备出了种类丰富的有机纳米纤维，然而其在制备无机纳米纤维、特别是金属纤维方面还基本处于起始阶段。因此，利用静电纺丝制备均一性良好的纳米银线，进而开发耐弯折性优异的透明导电材料，是一个十分重要的课题。

发明内容

本发明提供一种纳米银线的制备方法，其操作简单、可控性强，能制得尺寸均一且具有优异的耐弯折性能的纳米银线。

本发明提供的一种纳米银线的制备方法，包括如下步骤：

1）将水溶性高分子聚合物溶解于银盐溶液后，向溶液中加入添加剂，制得纺丝液；

2）将所述纺丝液进行静电纺丝，制得纳米纤维；

3）将所述纳米纤维还原成纳米银线；

其中，所述添加剂包括钛酸丁酯和乙酰丙酮，并且所述添加剂中钛酸丁酯与乙酰丙酮的体积比为1：0.5～5。

本发明的纳米银线的制备方法，通过添加特定的添加剂，使水溶性高分子聚合物能够良好地溶解并且均匀地分散于银盐溶液中，从而有利于保证纳米纤维及纳米银线的均一性及尺寸可控性。

进一步地，所述添加剂中钛酸丁酯与乙酰丙酮的体积比优选为1：0.5～3，进一步优选为1：1～2。

进一步地，所述添加剂与所述银盐溶液的体积比为1～20：100，优选为1～10：100，进一步优选为4～6：100。

根据本发明所述的制备方法，所述水溶性高分子聚合物的重均分子量范围为2万～400万，优选为4万～200万，进一步优选为4万～50万，更进一步优选为8～15万，例如8万、10万；选择具有适当分子量的所述水溶性高分子聚合物，更利于静电纺丝工艺的实施，并获得均一且尺寸可控的纳米纤维。