[发明专利]一种核壳结构的银@PVP纳米线薄膜电极及其制备方法

说明书

一种核壳结构的银@PVP纳米线薄膜电极，其特征在于：所述薄膜电极中核壳结构的银@PVP纳米线是由银纳米线为核，PVP为壳，核壳结构纳米线交叉点被焊接，由PVP在交叉点外围形成完整包覆。本发明中核壳结构的银@PVP纳米线薄膜电极中，银纳米线分散优异，在保留PVP绝缘层的同时，保证了电极具有优异的导电性和稳定性，方阻低至32.5Ω/sq，透过率高达94.5%，在85%湿度和85℃下放置30天后，方阻仅增加0.98倍。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，具体涉及一种核壳结构的银纳米线@PVP薄膜电极及其制备方法。

背景技术

作为柔性电子领域最常用的电极材料，银纳米线透明电极已在有机发光二极管、太阳能电池、传感器等领域广泛应用并展现出了优异的性能。但是，银本身的氧化特性以及银纳米线的高比表面积使其长期稳定性差，这极大限制了其广泛应用。为提升银纳米线稳定性，研究者们开发了很多方法，包括将银纳米线嵌入到高分子基板层中、在银纳米线导电网络表面涂覆一层高分子材料、将银纳米线夹在两层惰性材料之间以及制备成核壳结构等。在这些方案中，核壳结构提供了最好的稳定性。但是，核壳结构的应用还受到两个主要问题的阻碍。首先，目前壳层主要通过溅射、原子气相沉积、电镀等方式制备，而这些工艺因为流程复杂、昂贵和耗时间而不被工业生产所接受；其次，目前惰性壳层带来的高接触电阻使制备的薄膜性能下降。因为壳层材料的导电性远远低于银的导电性，所以壳层材料的高接触电阻会导致薄膜导电性很差。

综上所述，就目前来看，核壳结构虽然为银纳米线带来了优异的稳定性，但该方法仍存在壳层制备工艺复杂、制备耗时昂贵，惰性壳层的高接触电阻使银纳米线丧失分散性，且制备的薄膜电极导电性能下降等问题。为实现核壳结构的实际应用，需要开发一个简单的方法来制备核壳结构并突破壳层的导电性和分散性限制。

发明内容

本发明目的在于提供一种核壳结构的银纳米线@PVP薄膜电极，同时具有优异的导电性和稳定性。

本发明另一目的在于提供一种核壳结构的银纳米线@PVP薄膜电极的制备方法，从而解决核壳结构工艺复杂、耗时昂贵，惰性壳层带来的高接触电阻使得复合材料性能下降的问题。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种核壳结构的银@PVP纳米线薄膜电极，其特征在于：所述复合材料是由银纳米线为核，PVP为壳，核壳结构纳米线交叉点被焊接，由PVP在交叉点外围形成完整包覆。

进一步，上述薄膜电极中银纳米线的直径在35~45nm，长度为48~60μm，PVP包覆在银纳米线表面，厚度为1~10nm。

优选的，PVP厚度为1.69~4.98nm。

最优的，PVP厚度为3.84nm。

由于银纳米线具有高的比表面积，分散性较差，影响其性能的发挥，且由于其本身的特性容易被氧化，热稳定性差，不仅在高温环境下容易失效，即使在室温，局部电流过大产生较大的焦耳热也会使纳米线失效。本发明采用了高分子材料PVP对银纳米线形成核壳结构，PVP包裹在银纳米线表面，使得银纳米线具有优异的分散性，同时保护了银纳米线不被氧化、提高热稳定性。

但是惰性的高分子壳层带来高的接触电阻，使得核壳结构的纳米线导电性能下降。本发明中核壳结构的银@PVP纳米线中，PVP壳层厚度在1.69~4.98nm内，纳米线之间的交叉点被焊接后，由PVP在外层完整包覆，降低了接触电阻，从而保证了银纳米线的优异导电性能。

上述核壳结构的银@PVP纳米线薄膜电极的制备方法，其特征在于：现制备出银纳米线分散液，再与PVP乙醇溶液混合，离心后的固体分散于乙醇中形成质量分数为0.05~1%的银@PVP纳米线分散液，然后辊涂到玻璃基板上制备成薄膜电极，在薄膜两端施加1~100V的电压270~800s。