[发明专利]一种高强度柔性透明电极结构

说明书

本发明提供了一种高强度柔性透明电极结构，其包括碳纳米管层、银纳米线层以及柔性基质层，所述碳纳米管层两侧形成银纳米线层，柔性基质层形成在银纳米线层相对碳纳米管层的一侧，柔性基质层为网状结构其网孔孔径大于30μm，在碳纳米管上蒸镀银纳米颗粒，将形成银纳米颗粒的碳纳米管层转移至另一临时衬底，在碳纳米管另一端蒸镀银纳米颗粒，将银纳米线与液态基质前驱体均匀混合，涂覆于蒸镀银纳米颗粒的碳纳米管层上，涂覆一侧完成并干燥后转移至另一临时衬底涂覆另一侧，在干燥后整体进行热退火，解决了目前透明电极无法在柔性领域进行大规模应用的问题。

技术领域

本发明属于透明电极技术领域，尤其涉及一种高强度柔性透明电极结构。

背景技术

透明导电电极是各种电子器件，包括触摸屏、显示器、薄膜太阳能电池等重要组成部分。目前透明导电电极一般采用金属氧化物，例如ITO薄膜。由于氧化物电极中的一些关键金属元素例如铟储量有限，同时金属氧化物薄膜需要真空镀膜设备和技术，这些因素导致该电极成本攀升；更关键的是由于金属氧化物的本征脆性等特征，导致其无法应用于现在日益兴起的柔性器件中，例如柔性薄膜太阳能电池、柔性触摸屏显示器、以及电子皮肤等领域。柔性透明电极是指涂覆在高透射率的绝缘表面或衬底上的传导薄膜，柔性透明电极可被制造为具有表面传导性，同时保持较好的光学透明度。这种表面传导的柔性透明电极被广泛地用作平面液晶显示器、触摸面板、电致发光器件以及薄膜光电池中的透明电极，并且用作防静电层及电磁波屏蔽层。

目前，例如铟锡氧化物的真空沉积金属氧化物，是向电介质表面提供光学透明性和导电性的行业标准材料。然而，金属氧化物膜在弯曲或受到其它物理应力时较脆弱且易于损坏。金属氧化物膜还需要较高的沉积温度和/或高退火温度，以达到高传导率水平。当金属氧化物膜粘合到易于吸收水分的衬底(例如塑料和例如聚碳酸酯的有机衬底)上时，也会存在问题。因此，金属氧化物膜在柔性衬底上的应用受到严重限制。此外，真空沉积是昂贵的工艺并需要专门的设备。传导聚合物也已经被用作光学透明导电体。然而，与金属氧化物膜相比，传导聚合物通常具有较低的传导率值和较高的光学吸收(尤其是在可见光波长)，并且缺乏化学稳定性和长期稳定性。因此，在本领域中仍存在提供具有理想的电学、光学和力学性质的柔性透明电极的需要，尤其是适于任何衬底并可在低成本、高产量的工艺中制造及构图的柔性透明电极。

发明内容

为了解决目前透明电极无法在柔性领域进行大规模应用的问题，使柔性透明电极能够简单的制备，并且在保持较高的导电率和透过率的同时保证透明电极结构的强度，本发明提供了一种高强度柔性透明电极结构，其包括碳纳米管层、银纳米线层以及柔性基质层，所述碳纳米管层两侧形成银纳米线层，柔性基质层形成在银纳米线层相对碳纳米管层的一侧，柔性基质层为网状结构其网孔孔径大于30μm，形成方法包括碳纳米管层首先均匀分布在液态光刻胶内涂覆于一临时衬底上，通过曝光去除光刻胶，在碳纳米管上蒸镀银纳米颗粒，将形成银纳米颗粒的碳纳米管层转移至另一临时衬底，在碳纳米管另一端蒸镀银纳米颗粒，将银纳米线与液态基质前驱体均匀混合，涂覆于蒸镀银纳米颗粒的碳纳米管层上，涂覆一侧完成并干燥后转移至另一临时衬底涂覆另一侧，在干燥后整体进行热退火。

进一步地，所述热退火的温度在150-350℃范围内。

进一步地，所述蒸镀形成的纳米颗粒的粒径范围在5-25纳米范围内。

进一步地，在进行热退火时对干燥后的多层材料进行加压，在加压的同时进行加热。

进一步地，所述碳纳米管的长径比大于20，所述银纳米线的长径比大于40。

进一步地，所述柔性基质层的材料为含氟聚合物。

进一步地，在蒸镀形成银纳米颗粒后还包括对蒸镀形成银纳米颗粒后的表面进行等离子体处理。