[发明专利]一种基于纳米银焊接制备透明导电薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明属于导电材料领域，具体涉及一种基于纳米银焊接制备透明导电薄膜的方法。

背景技术

近年来，电子产品发展日新月异，对触摸屏、太阳能电池等迅速速普及且需求量不断增加，为透明导电薄膜提供了巨大的机遇和发展空间。目前ITO作为透明导电薄膜已广泛运用在光电子器件中，但是由于ITO柔性差易碎等特点，在制备透明导电膜材料时受到限制。近几年来很多研究表明利用纳米碳材料以及纳米金属材料在透明基体上制备透明导电薄膜有着很好地前景。

银纳米线和碳纳米材料等导电材料具有银优良的导电性，由于纳米级别的尺寸效应，具有优异的透光性、耐曲挠性。纳米银线(AgNW)透明导电薄膜因其具有最好的导电性、较好的透过率和优异的弯折性，并已有大量的研究将其应用于薄膜太阳能电池以及触摸屏等电子产品。

Sukang Bae,HyeongkeunKim等(Nature Nanotechnology，5(2010)，574)报道了利用石墨烯通过roll-to-roll在透明基体上制备柔性透明导电薄膜。文章中用此方法制备了30英寸透明导电薄膜，方阻125Ω/□透光率97.4％。

Hyeon-Gyun Im等(Nanoscale，6(2013)，711)报道了通过喷涂方法将纳米银在透明基体上制备了高稳定性透明导电薄膜，方阻22Ω/□透光率85％。

碳纳米管、石墨烯、纳米银线等在制备柔性透明导电薄膜方面显示出了优良的性能。然而这些材料在制备透明导电材料时接触电阻成为影响导电性能的重要因素。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种基于纳米银焊接制备透明导电薄膜的方法。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于纳米银焊接制备透明导电薄膜的方法，包含以下步骤：

(1)羧酸银胶束的制备：将一定量的氢氧化钠溶液加入到等羧基摩尔量的有机酸中与甲醇或是有机酸中与乙醇的溶液中，在室温下搅拌30～60min得到反应溶液；将硝酸银溶液加入到反应溶液中生成白色羧酸银的絮状沉淀，过滤取沉淀，洗涤，真空干燥，即可得到纯的羧酸银；将制得的羧酸银在有机溶剂中进行溶解，制得羧酸银胶束；其中氢氧化钠溶液中的氢氧化钠与硝酸银溶液中的硝酸银摩尔量相同；

(2)纳米银颗粒焊接纳米导电材料制备透明导电薄膜：将纳米导电材料在溶剂中超声分散制得一定浓度的纳米导电材料分散液；将步骤(1)制备的羧酸银胶束与纳米导电材料分散液混合后超声分散，然后在透明基体上进行涂膜，干燥后150～200℃退火处理，即可得到所述透明导电薄膜。

步骤(1)中所述的有机酸优选正己酸、新癸酸、十二碳羧酸、十四碳羧酸、十六碳羧酸和十八碳羧酸等中的至少一种。

步骤(1)中所述有机溶剂可以是甲苯、二甲苯、乙醇、甲醇、异丙醇等中的一种或几种。

步骤(1)中所述的洗涤是指轮流用蒸馏水和甲醇或乙醇洗涤，去除杂质。

步骤(2)中所述的溶剂优选为对二甲苯、甲苯、四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷、异丙醇、丙醇、二甲基亚砜和N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。

步骤(2)中所述的纳米导电材料优选为碳纳米管、石墨烯、纳米银线和碳纳米纤维等中的至少一种。

步骤(2)中所述的纳米导电材料分散液中纳米导电材料的浓度为0.1～10mg/mL。

步骤(2)中所述的超声分散的条件为50～250W分散1～60min。

步骤(2)中所述的透明基体优选PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、玻璃或聚二甲基硅氧烷等中的一种。

步骤(2)中所述的涂膜方法为喷涂法、旋涂法、抽滤成膜法或刮膜法等。

本发通过纳米银胶束加热产生纳米银颗粒实现焊接纳米导电材料消除接触电阻实现高导电透明导电薄膜的制备。

本发明的实验原理是：

纳米颗粒导电材料(例如碳纳米管、石墨烯、纳米银线等)在制备透明导电薄膜时，由于这类纳米导电材料在实现导电过程粒子在接触时会产生很大的接触电阻。本发明利用羧酸银胶束加热产生纳米银颗粒，产生纳米银颗粒过程中是一个羧酸银分解并带有纳米银的融化过程因此可以实现对部分纳米导电材料的焊接。本发明利用羧酸银分解产生的纳米银颗粒实现纳米导电材料的焊接，这种焊接使纳米导电材料间的接触为欧姆接触因而很好的消除了接触电阻使导电薄膜具有很好的导电性。由于这种焊接并不在所有的纳米银颗粒接触时都可以实现，因此要进一步退火处理，退火处理也可以使纳米银颗粒进一步熔融，退火处理只需在羧酸银分解的基础上进行连续操作。