[发明专利]一种柔性可拉伸透明导电薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种柔性可拉伸透明导电薄膜及其制备方法和应用。本发明的柔性可拉伸透明导电薄膜的组成包括依次层叠贴合的可拉伸透明基底、阳离子聚电解质层、银纳米线透明导电网络和弹性体纳米纤维网络。本发明的柔性可拉伸透明导电薄膜的制备方法包括以下步骤：1)用阳离子聚电解质水溶液对可拉伸透明基底进行表面改性处理；2)银纳米线透明导电网络的制备；3)弹性体纳米纤维网络的制备。本发明的透明导电薄膜兼顾柔性、可拉伸性和高透明度，且导电稳定性优异、方阻小、制备工艺简单，在触摸屏面板、有机太阳能电池、发光二极管、透明薄膜加热器和透明电磁屏蔽薄膜领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及透明导电薄膜技术领域，具体涉及一种柔性可拉伸透明导电薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

透明导电薄膜(Transparent Conductive Film，简称TCF)作为下一代可变形光电设备的基本组成部分，在触摸屏面板、有机太阳能电池、有机发光二极管、智能窗户等领域具有重要作用。目前，市面上广泛应用的透明导电材料是氧化铟锡(ITO)，其缺乏柔性，且制造成本高昂，并不适用于制备新一代的柔性/可拉伸透明导电薄膜。

近些年来，研究人员发现利用一维银纳米线(AgNW)形成的导电渗流网络可以制备出性能优异的柔性/可拉伸透明导电薄膜，具有很好的应用前景。然而，由于AgNW与柔性/可拉伸基底的模量失配和弱的界面粘合力，导致在弯折、扭曲和拉伸等机械形变下AgNW易发生滑移、脱落和断裂，透明导电薄膜的性能不稳定。研究人员试图通过对基底或AgNW进行表面改性，或者对AgNW导电渗流网络进行封装等方法来提高基于AgNW的柔性/可拉伸透明导电薄膜的机械稳定性，但这些方法都是基于“柔性”进行设计，制备的TCF并不具备可拉伸性，且在柔性透明基底(例如：PET薄膜)上进行的表面改性、封装等制备技术也并不适用于可拉伸透明基底(例如：PDMS薄膜)。鉴于此，研究人员试图通过对可拉伸基底进行预拉伸来赋予透明导电薄膜可拉伸性，但该操作会进一步增大薄膜的表面粗糙度。可见，相比于弯曲形变，拉伸形变对TCF的材料制备和稳定性的要求更高。

因此，亟需开发一种兼顾柔性、可拉伸性和高透明度的透明导电薄膜。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性可拉伸透明导电薄膜及其制备方法和应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种柔性可拉伸透明导电薄膜，其组成包括依次层叠贴合的可拉伸透明基底、阳离子聚电解质层、银纳米线透明导电网络和弹性体纳米纤维网络。

优选的，所述可拉伸透明基底为聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底、聚氨酯(TPU)基底、SES/SEBS弹性体基底中的一种。

优选的，所述可拉伸透明基底的表面进行过等离子体处理。

优选的，所述阳离子聚电解质为数均分子量100000～350000的聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)。

优选的，所述银纳米线的长度为20μm～60μm，直径为30nm～70nm。

优选的，所述弹性体纳米纤维为聚氨酯(PU)-聚乙烯吡咯烷酮(PVP)复合纤维，直径为200nm～800nm。

优选的，所述聚氨酯-聚乙烯吡咯烷酮复合纤维中聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1.5:1～3:1。

优选的，所述聚氨酯为聚酯型热塑性聚氨酯弹性体、聚醚型热塑性聚氨酯弹性体中的至少一种。

优选的，所述聚乙烯吡咯烷酮的数均分子量为360000～1300000。

上述柔性可拉伸透明导电薄膜的制备方法包括以下步骤：

1)用阳离子聚电解质水溶液对可拉伸透明基底进行表面改性处理；