[发明专利]一种高性能大面积柔性透明电极及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种高性能大面积柔性透明电极及其制备方法和应用。具体步骤为：1)利用电场驱动喷射微纳3D打印技术，以金属纳米浆料为打印材料，在打印衬底上通过微纳3D多层打印的方式打印出金属图案化结构，然后将金属图案化结构进行固化烧结处理；2)PDMS凹模的转印；3)UV光刻胶凸模的转印；4)复合软模具的制备；5)嵌入式柔性透明导电薄膜的制备。实现了直径尺寸10‑15μm，高宽比0.5～4.0的微结构制造，可制得高透光率、低方阻的透明电极结构。

技术领域

本发明属于透明电极制造技术领域，具体涉及一种高性能大面积柔性透明电极及其制备方法和应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

透明电极是一种既能导电又在可见光范围内具有高透光率的光电子器件之一，由于其优异的光学透过性，导电性，灵活性和稳定性，在触摸屏，透明显示器，可穿戴设备，柔性薄膜太阳能电池，电磁干扰屏蔽窗，电子纸以及透明电加热等诸多领域有着广泛的应用。

现如今，电子产品向轻薄化、微型化、智能化的发展已经成为了当前电子工业发展的主要趋势，其中电极结构的制造是改进和提高电子产品性能和品质的首要条件，尤其是在电子信息、功能电子等领域起着决定性的作用。目前，以氧化铟锡(ITO)为代表的透明导电氧化物仍为最主要的透明导电膜材料，它具有均衡的光学透过率和优异的导电性，然而，由于ITO的脆性以及铟储量日益减少等问题大大限制了其在柔性透明电极的应用。近年来，开发的新型透明导电膜材料主要还有碳基材料(石墨烯、碳纳米管等)、金属纳米线(金、银、铜纳米线等)、导电高分子聚合物(PEDOT：PSS等)、金属网格及复合透明导电膜等。石墨烯，碳纳米管，导电高分子聚合物具有良好的柔韧性和稳定性，近年来得到了广泛的研究，由于这些导电材料天然导电性较差，因此，限制了其在光电子器件的进一步发展。金属纳米线和金属网格具有优异的机械柔韧性和光电性能，是目前最有前途的透明电极材料。然而，金属纳米线存在表面粗糙度差、与衬底的附着力差、稳定性差等问题。金属网格材料具有良好的柔韧性，优异的光电性能(高透光率、低方阻)，特别是仅仅通过简单地改变金属网格的线宽，周期，纵横比，形状和排列方式，便可以有效调控透明电极高透光率与低方阻之间的矛盾。另外，嵌入式金属网格较浮雕型金属网格具有更为优越的综合性能(具有更为优越的表面粗糙度，抗黏附，抗弯折疲劳及腐蚀等特性)。但是，目前嵌入式金属网格制造技术存在着两项关键技术瓶颈：一是嵌入式金属网格母模具的制造主要基于黄光制程等工序，工艺复杂，成本较高；二是大面积超大高(深)宽比微模具制造困难，嵌入式金属网格性能提高受限。