[发明专利]一种基于图案化层层组装自支持膜的柔性透明导电膜及其制备方法

说明书

一种基于图案化层层组装自支持膜的柔性透明导电膜及其制备方法，属于透明导电膜技术领域，可解决现有柔性透明衬底材料不耐高温、不耐有机溶剂、机械性能差、与导电材料之间的黏附力弱等问题，该柔性透明导电膜主要由图案化层层组装自支持膜和导电材料组成，该方法首先用室温压印技术在层层组装膜表面制备图案化的网络状凹槽，然后在凹槽内填充导电材料，最后将层层组装膜与基底分离形成导电自支持膜。层层组装自支持膜与现有柔性透明衬底相比有耐高温、更薄的厚度，更强的机械性能，膜的组成和结构可精确调控，且易于进行表面修饰，以达到增透、减反射、增强基底与导电材料之间的黏附力等目的。

技术领域

本发明属于透明导电膜技术领域，具体涉及一种基于图案化层层组装自支持膜的柔性透明导电膜及其制备方法。

背景技术

透明导电膜在可见光范围内具有高的透过率和高的导电性，已广泛应用于抗静电涂层、电磁屏蔽、太阳能电池、发光二极管、触摸屏、传感器和执行器、智能皮肤等。伴随着电子器件柔性化、轻薄化的发展趋势，柔性透明导电膜的研究和开发日益受到人们的关注。目前，柔性透明导电膜领域的主要研究工作大致分为导电材料和衬底材料两个方面。

导电材料方面，最初广泛应用的ITO透明导电膜质脆、制备温度较高、膜中金属In比较稀缺且有毒，因此人们积极开发新的材料来替代ITO，如以FTO、AZO为代表的不含金属In的透明导电氧化物（TCO）、金属纳米粒子、银纳米线、铜纳米线、碳纳米管、石墨烯、导电聚合物等。

现有的柔性衬底材料多为商品化的聚合物薄膜，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯（PC）、柔性聚氯乙烯 (PVC)和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚酰亚胺 (PI)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚甲基乙烯基硅氧烷（PVMS）等。这些商品化的聚合物薄膜普遍存在不耐高温、不耐有机溶剂或透明性不高等问题。

除了导电材料和现有柔性衬底材料本身的缺陷以外，柔性透明导电膜目前面临的主要问题是导电材料与衬底之间的黏附力不强、匹配度不高，衬底形变过程中导电率发生变化使信号减弱或失真，严重影响器件的性能和使用寿命。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有柔性透明衬底材料不耐高温、不耐有机溶剂、机械性能差、与导电材料之间的黏附力弱等问题，提供了一种基于图案化层层组装自支持膜的柔性透明导电膜及其制备方法。

本发明采用如下技术方案：

一种基于图案化层层组装自支持膜的柔性透明导电膜，包括表面带图案化的网络状凹槽的层层组装自支持膜和位于凹槽内的导电材料。

一种基于图案化层层组装自支持膜的柔性透明导电膜的制备方法，包括如下步骤：

第一步，表面带图案化的网络状凹槽的层层组装自支持膜的制备：清洗基底，然后对基底进行修饰，使其表面带正电荷后，分别在溶液Ⅰ和溶液Ⅱ中交替浸泡5~20min，并间隔以2~3次水洗，每次1~2min，循环2个以上周期，得到层层组装自支持膜；

将NOA63模板与层层组装自支持膜紧密贴合在一起，叠放在两个玻璃片中间，然后放置于磁力压印设备中间，在室温下施加50~100bar的压力，保存2h以上，移除模板，得到表面带图案化的网络状凹槽的层层组装自支持膜；

第二步，表面带图案化的网络状凹槽的层层组装自支持膜的凹槽内制备导电材料：将导电材料滴涂、旋涂或刮涂在表面带图案化的网络状凹槽的层层组装自支持膜上，晾干或烘干后，得到带有导电材料的层层组装自支持膜；

第三步，带有导电材料的层层组装自支持膜与基底分离，得到基于图案化层层组装自支持膜的柔性透明导电膜。

所述基底包括玻璃基底，采用聚（二烯丙基二甲基氯化铵）或枝化聚乙烯亚胺进行修饰。