[发明专利]一种基于微立体光刻技术制备柔性透明导电薄膜的方法

说明书

一种基于微立体光刻技术制备柔性透明导电薄膜的方法，在洁净衬底上制造出具有沟槽结构的可溶性光敏树脂模具；在其沟槽结构中刮涂导电浆料，形成嵌入在可溶性光敏树脂模具中的导电网络；将可溶性光敏树脂模具在溶解剂中溶解以去除模具，得到裸露在洁净衬底表面的导电网络；在具有导电网络的洁净衬底上旋涂柔性透明聚合物，然后抽真空保证导电网络良好地嵌入在柔性透明聚合物中，固化柔性透明聚合物；将固化好的柔性透明聚合物从洁净衬底上揭下，嵌入在柔性透明聚合物中导电网络伴随柔性透明聚合物一起从洁净衬底上揭下，从而形成柔性透明导电薄膜；解决使用导电浆料的局限性，提供了通过结构设计提高导电薄膜性能的方法；具有成本低廉、工艺简单、适用性广、可大规模、大面积制造的优点。

技术领域

本发明属于柔性电子器件技术领域，特别涉及一种基于微立体光刻技术制备柔性透明导电薄膜的方法。

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率，在发光器件、传感器、显示器、电磁屏蔽、防静电膜等领域具有广泛的应用。目前，已经在市场上大规模商品化的柔性导电膜主要是基于金属材料与柔性基底的金属型导电薄膜，应用最广泛的是ITO透明导电薄膜，但是该材料比较脆，且制备温度较高；此外因为膜中含有金属In，是一种稀有金属，既稀缺、价格昂贵成本高，又有毒，会污染环境。因此探索新型无毒的材料和简单的工艺，制造绿色环保、成本低廉、性能良好的柔性透明导电薄膜具有重要意义。

传统制备柔性透明导电薄膜的方法主要分为物理沉积技术和化学沉积技术两大类，其中物理沉积技术主要包括离子镀膜、真空蒸发镀膜、磁控溅射、丝印和喷墨打印法等；化学沉积技术主要包括化学气相沉积、溶胶凝胶、喷雾热解以及分子束外延等。过去制备ITO薄膜使用最多的为磁控溅射镀膜法，考虑到ITO薄膜的上述缺点，近年来一些研究通过将纳米级导电材料，如石墨烯、碳纳米管、银纳米颗粒等材料溶解在溶剂中形成导电浆料，通过打印或印刷的方式沉积在柔性透明衬底上，实现柔性透明导电薄膜的制备。这种方法的缺陷是会受打印和印刷工艺制约，存在分辨率较低或者导电浆料不能用于打印的情况。因此最近的一些研究通过压印技术在柔性基底上制备沟槽结构，或者通过光刻得到模板后翻模得到沟槽结构后，然后将导电浆料填充到沟槽结构中或者通过蒸镀、溅射金属等方法制备得到柔性透明导电薄膜。而这种方法存在成本高、光刻工艺复杂，受光刻掩模版或压印模具的制作限制，不能实现大规模、大面积制造等问题，并且每次更改柔性透明导电膜内部导电通路结构，都要重新制作掩模版或者压印模具，成本高且周期长。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于微立体光刻技术制备柔性透明导电薄膜的方法，解决了部分导电浆料不能用于打印或印刷等制备技术的问题，任意导电浆料都可适用，且可以设计三维形状结构的导电网络，具有成本低廉、工艺简单、适用性广、可大规模、大面积制造的优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于微立体光刻技术制备柔性透明导电薄膜的方法，具体步骤如下：

第一步：将洁净衬底3置于微立体光刻3D打印系统的打印平台上并固定，然后用可溶性光敏树脂作为3D打印材料，在洁净衬底3上打印具有沟槽结构1的可溶性光敏树脂模具2；

第二步：使用医用刮刀将导电浆料刮入可溶性光敏树脂模具2的沟槽结构1中，填满沟槽，然后将其置于60-80℃烘台上加热5-15分钟，固化导电浆料，形成嵌入在可溶性光敏树脂模具2中的导电网络4；

第三步：将第二步中内部形成了导电网络4的可溶性光敏树脂模具2置于质量浓度1-3％NaOH溶液中，浸泡1.5-2.5h溶解可溶性光敏树脂模具2，得到裸露在洁净衬底3表面的导电网络4，用去离子水轻轻冲洗残余的NaOH溶液后，置于60-80℃的烘台上加热5-15分钟烘干导电网络4；