[发明专利]一种利用分形几何原理设计的金属网格型透明电极

说明书

本发明涉及光电功能材料制备领域，具体涉及一种利用分形几何原理设计的金属网格型透明电极。现有技术中金属网格结构的研究主要集中在网格宽度、网格间距的优化等方面，其综合光电性能提升空间有限；本发明借助分形几何理论，在衬底表面沉积具有分形网格图案的金属网格层，通过改变金属网格层的网格结构从而克服现有金属网格调节方法在提升金属网格型透明电极综合光电性能方面的局限性，更大程度地提升其综合光电性能。

技术领域

本发明涉及光电功能材料制备领域，具体涉及一种利用分形几何原理设计的金属网格型透明电极。

技术背景

透明电极是集导电和透光功能于一体的光电功能材料，因其具有高导电性,且在可见光范围内具有很高的透光性，在平板显示器、太阳能电池、发光二极管、低辐射玻璃、防电磁干扰透明窗等领域有着广泛的应用。随着光电子产业的快速发展，研究者们制备出了多种新型透明电极，如石墨烯、碳纳米管、导电聚合物、银纳米线和金属网格。

金属网格型透明电极是利用金、银等金属材料在玻璃或PET衬底上形成连续的周期网格图案，其生产成本低、制备工艺简单、具有优良的透光性，且电阻率比产业化的氧化铟锡薄膜低，以柔性材料作为衬底时还具有较好的抗弯折性。目前，针对金属网格型透明电极的研究主要集中于金属材料选择、制备工艺改进及网格结构设计。

现阶段研究者们对金属网格结构的研究主要集中在网格宽度、网格间距的优化等方面，这些方法调节空间有限，提高一方面的性能，另一方面的性能必将受损，网格间距太小时透明电极导电性很好但透光性较差，若增大网格间距提高透光性，又会使得透明电极导电性大大下降，有时甚至因测试探针可接触点太少而无法测出导电性指标。可见，综合透光性和导电性来看，现有技术中针对优化网格宽度、网格间距来完善金属网格型透明电极综合性能的成果并不显著。能否将分形几何原理应用到金属网格型透明电极中，以打破单纯通过改变网格宽度、间距来提高金属网格型透明电极性能的局限性是本发明所要探索的问题。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种利用分形几何原理设计的金属网格型透明电极，该电极借助分形几何理论在金属网格型透明电极衬底上沉积一种具有分形网格图形的金属网格层，通过改变金属网格结构从而达到优化提高金属网格型透明电极的综合性能的目的。

为实现上述目的，本发明提供了一种利用分形几何原理设计的金属网格型透明电极，所述金属网格型透明电极衬底上沉积具有分形网格图形的金属网格层，网格图形部分与整体之间具有自相似性。

所述分形网格图形为基于分形几何理论方法构建正多边形的分形几何图案，并以分形几何图案为基本单元，按透明电极外观尺寸大小进行扩充。进一步地，本发明中所述正多边形为等边三角形或正方形或正六边形。

所述分形几何图案包括以不同周期、不同级数、几何图形中的任意一种或两种的组合。

为了很好地解释本发明，以正多边形图案为例，本发明中所述的周期可以理解为若将正多边形平均分为4个等正多边形，所形成的周期即为4个周期，重复上述的划分图方法，优选地，划分为4个周期，9周期，16周期；本发明中所述的级数可以理解为以常规正多边形为一级分形图，二级分形图是在一级分形图的基础上，以某一规律平均划分成多个相似图形；重复上述的划分图方法，依次得到三级、四级、五级、······、N级分形图。本发明所述的几何图形是指正三角形、正方形、正六边形任意一种或两种之间的组合。

优选地，所述的分形几何图案包括二级分形几何图案或三级分形几何图案或二级周期组合式分形几何图案；所述的二级分形几何图案包括正三角形二级分形几何图案、正方形二级分形几何图案、正六边形二级分形几何图案。所述的二级周期组合式分形几何图案为将一个正方形平均分成四个大正方形，任意选取呈对角线分布的两个大正方形并平均分成四个中正方形，另外两个呈对角线分布的大正方平均分成九个小正方形。