[发明专利]一种基于银纳米线网络的壳聚糖透明导电薄膜及制备方法

说明书

本发明公开了一种基于银纳米线网络的壳聚糖透明导电薄膜及制备方法，以巯基壳聚糖作为基底层，银纳米线作为导电层，其制备步骤包括：（1）制备双醛壳聚糖；（2）制备巯基壳聚糖；（3）在硅片表面旋涂银纳米线；（4）将巯基壳聚糖溶液缓慢滴加到银纳米线硅片薄膜表面，风干后从硅片表面轻轻剥离，即可得到具有优异的透光性能、导电性能、粘附性能、生物降解性能、机械性能和抗疲劳性能的壳聚糖透明导电薄膜。

技术领域

本发明涉及一种基于银纳米线网络的壳聚糖透明导电薄膜及制备方法，属光电材料领域。

背景技术

透明导电薄膜是指在可见光范围内具有较高的透光率以及优良的导电性能的薄膜材料，它是包括太阳能电池、发光二极管、液晶显示器等在内的众多光电器件的重要组成部分。目前使用最多的透明导电薄膜是氧化铟锡（ITO）。但是由于ITO脆弱、易碎、缺乏柔性、昂贵等缺点，已不能适应柔性光电器件的需求。石墨烯、碳纳米管、金属纳米线以及导电高分子都被用来取代ITO制备柔性透明电极。其中溶液中制备得到的AgNWs 既可以实现大规模的卷对卷涂覆，又具备可比拟ITO的光电性能，成为取代ITO最有潜力的材料（刘萍,曾葆青,王亚雄,汪江浩. 纳米线透明导电薄膜的制备及在光电器件中的应用[J]. 材料导报,2017,31(07):6-18；段莎莎,张玲,李春忠. 银纳米线基柔性导电材料的研究进展[J]. 中国材料进展,2016,35(07):545-551+544）。

常用的透明导电薄膜的柔性衬底材料有聚酰亚胺PI、聚萘二甲酸乙二醇酯PEN、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET等化学纤维，但是这些基底材料普遍存在生物相容性差、环境污染、难降解等缺点。甲壳质是一种天然有机高分子多糖，广泛分布于自然界虾、蟹、昆虫等甲壳纲动物的甲壳、真菌和植物的细胞壁中。蕴藏量在地球上的天然有机高分子物质中占第二位，仅次于纤维素。壳聚糖是甲壳素脱乙酰基后的产物，是一种线性大分子，含有大量游离的-NH₂。

目前已有不少银纳米线/壳聚糖薄膜的文献报道（王利莎. 基于银纳米材料和壳聚糖复合膜的生物传感器研究[D].浙江大学,2014；赖文伟. 机械剥离制备的石墨烯对壳聚糖复合薄膜导电性的影响[D].哈尔滨理工大学,2016；巩亚明,张沓文,李冬,张潮,姜宇乘. 壳聚糖/乙酸纤维素/银纳米线复合物的制备及抑菌性能探究[J]. 产业与科技论坛,2015,14(24):39+42；RSC Advances, 2016, 6, 47552；Applied Physics Express,2017,10(6):065002；Analytical Methods, 2016,8(8):1806-1812）。

巯基壳聚糖是一类重要的壳聚糖衍生物。中国发明专利CN201710258288.6公开了一种银-硫共价键增强银线和巯基壳聚糖复合材料及其制备方法，将均匀分散在去离子水中的银线与巯基壳聚糖溶液通过震荡均匀混合，利用喷涂自组装构筑成自支撑纳米银线-巯基壳聚糖复合膜。其拉伸应力和杨氏模量分别为248MPa和32GPa，是纯巯基壳聚糖膜的3.9和11.7倍，同时其拉伸应力远远大于纳米银线-壳聚糖膜的165MPa，块状的金属银的170MPa，其他大部分纳米晶体增强壳聚糖和纳米银线有机物复合膜。此外，纳米银线-巯基壳聚糖复合膜拥有良好的抗疲劳性。在将来，银-硫共价键增强纳米银线-巯基壳聚糖复合膜可以帮助制造其他高性能的复合膜。显示出共价键的巨大优势（Nano Research, 2018,11(1): 410-419）。