[发明专利]一种制备银纳米线与海藻酸盐复合透明导电薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及透明导电薄膜领域，尤其涉及一种制备银纳米线与海藻酸盐复合透明导电薄膜的方法。

背景技术

绝大多数的薄膜光电器件，比如太阳能电池、有机发光二极管等，大多使用溅射金属氧化物薄膜作为其透明电极材料。就目前而言，使用最为广泛的是基于氧化铟锡(ITO)的透明导电薄膜，但在目前的使用过程中其缺陷逐渐暴露，如制备工艺复杂、原料稀缺、脆性大不可挠曲，且为使其能够达到理想的透光率及导电性，工艺温度需控制在300-400℃，无法适用于不耐高温的柔性聚合物基板。因此，溅射金属氧化物电极不能适应未来电子产品轻薄化、便携化、柔性化的发展趋势，寻找其替代材料迫在眉睫。

目前众多的研究热点材料，如银纳米线、碳纳米管、石墨烯、导电聚合物等当中，银纳米线因其导电性高、透明度好、成本相对较低、可适用于大面积生产等诸多优点而备受关注。但在应用于光电器件，尤其是超薄光电器件时，仍有很多问题需要解决。首先是线间接触电阻较大，目前常用的较为有效提升导电率的方式有高温退火、激光焊接、热压等方式，但高温处理不适用于不耐高温的聚合物柔性基底；常温采用的机械压力加载的焊接方式会造成银纳米线表面出现裂纹或是直接断裂，严重影响纳米线薄膜的导电性。再者，目前制备得到的银纳米线薄膜普遍表面粗糙度过大，银纳米线间的堆叠之处形成突起，在应用于器件当中时极易发生短路和击穿。此外，银纳米线与基板之间的结合力很弱，面对弯折、伸缩时极易与基板发生剥脱，在实际应用当中对于器件的耐久性极为不利。

针对银纳米线目前存在的问题，诸多解决方案被提出。例如发明申请CN102993995和CN102270524中利用机械加压将银纳米线与聚合物复合成膜，此方法能够在很大程度上解决表面粗糙度的问题，但忽略了机械压力对纳米线表面的损伤，极易造成导电薄膜性能不稳定。再如，发明申请CN104810079和CN103617830将银纳米线与聚合物、海藻酸混合均匀后成膜，旨在增加纳米线与基底粘附性的同时使薄膜表面平坦化，降低表面粗糙度，但此类聚合物覆盖在单根银纳米线表面，阻碍了纳米线间的融合，对薄膜整体的导电性影响很大。又如，发明申请CN103440907公开了通过将银纳米线与纤维素纳米纤维进行复合，制备得到与基底结合较好的可用于柔性基板的透明导电薄膜，但此方法未能实现银纳米线间的完全焊接，对薄膜整体的导电性有巨大的影响，导致其方块电阻在KΩ/sq数量级，未能满足实际应用的电导率需求。又如，发明申请CN104934094采用多糖覆盖于银纳米线表面，用于增加纳米线与基板的结合性、降低银纳米线间的接触电阻，但因此类覆盖物不导电，因此通过包裹或是覆盖等方式严重影响银纳米线网络本身的导电性。还如，发明申请CN103730194将银纳米线与AZO复合形成多层膜结构，制备得到适用于柔性基板的复合薄膜，但其制备工艺复杂，且未能解决薄膜表面粗糙度过大的问题。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种制备银纳米线与海藻酸盐复合透明导电薄膜的方法，采用常温工艺，具有高导电率、高透光率、强粘附性、可挠曲、粗糙度极低等特点。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何在常温下制备一种透明导电薄膜，具有强粘附性和低粗糙度。

为实现上述目的，本发明提供了一种制备银纳米线与海藻酸盐复合透明导电薄膜的方法，包括以下步骤：

步骤1、将海藻酸钠分散于去离子水中，经加热搅拌、过滤制备得到海藻酸钠水溶液，在聚萘二甲酸乙二醇脂膜基板表面制备海藻酸钠薄膜层，常温干燥后备用；

步骤2、将银纳米线乙醇分散液在海藻酸钠薄膜层表面制备一层的银纳米线薄膜，烘干；

步骤3、对薄膜表面均匀施加恒定强度的压强，保持一段时间后释放；

步骤4、将步骤3所得的复合薄膜浸泡于氯化钙水溶液中，一段时间后取出，漂洗干燥。

进一步地，在步骤1和步骤2中，所述海藻酸钠薄膜和所述银纳米线薄膜的制备方法为旋涂法或刮涂法或喷涂法。

进一步地，在步骤3中，烘干后重复步骤3，得到多层银纳米线薄膜，重复次数为1-25次，银纳米线悬浊液的浓度为0.01mg/ml-15mg/ml。

进一步地，在步骤3中，所述压强为0.5MPa-50MPa。

进一步地，在步骤2中，所述压强的保持时间为10s-60min。。

进一步地，在步骤4中，所述氯化钙水溶液的浓度为1mg/ml-5g/ml，浸泡时间为10s-30min。

进一步地，所述银纳米线直径在50nm-200nm之间，。