[发明专利]一种提高可调控性的金属网络电极龟裂模板制备方法

说明书

本发明公开了一种提高可调控性的金属网络电极龟裂模板制备方法，其步骤包括：将分散剂与液态的龟裂薄膜材料按比例混合，并使混合溶液中产生均匀的微小气泡；对透明衬底进行亲水性处理；将所述的混合溶液涂布于透明衬底上，使所述气泡均匀分布于所述透明衬底的表面，并进行干燥，形成龟裂模板。该方法能提高龟裂模板形成的路径与大小的可调控性，从而适应不同的应用场景。

技术领域

本发明属于透明导电薄膜技术领域，具体涉及一种提高可调控性的金属网络电极龟裂模板制备方法。

背景技术

龟裂模板是应用于透明导电薄膜领域中的一项重要技术：当薄膜材料受到热应力或机械应力时，累积的应力会使得薄膜发生龟裂。在一些材料里面，这些龟裂缝隙能够形成连续的网络。利用这一现象，并通过磁控溅射将金属沉积到龟裂缝中，最后去除龟裂模板，可得到亚微米金属网络透明导电电极。

该工艺的制备流程主要包括四个步骤：(1)龟裂/牺牲层(常见的有TiO₂、环氧树脂、指甲油或鸡蛋清等)的合成和涂布；(2)干燥龟裂；(3)金属薄膜沉积(磁控溅射、热蒸镀或电镀)；以及(4)龟裂模板的去除。

通过龟裂模板法获得的规则金属网格和随机金属网络是新一代透明导电电极。在此类电极中，通过金属网格和金属线有效收集电子，与此同时，金属线与金属线之间的空隙也能实现高光透射率，因为其电极性能高于一般的电极。

金属网格和金属线通常由银线或铜线的沉积和分形模板上的金属沉积所得，常用的工艺方法包括光刻模板、微纳米压印模板、随机龟裂模板、叶脉模板等。这些金属网格可沉积在柔性衬底材料上作为透明导电电极，适用于柔性光电子器件和设备。通过模板法制备透明导电电极不需要高真空条件，适用于成本较低的液相法工艺。

以光刻模板法为例，其制备金属网格的关键在于透明基底材料(如硬质玻璃或柔性塑料)上周期排列的微米或亚微米级模板结构，最常见的模板结构是PS小球：在基底表面旋涂一层前驱液，PS小球可以自组装形成二维密排六方阵列，通过改变PS小球的直径和种类，可以有效调控金属网格的线宽和线间距。

Maurer等人采用直接纳米压印法，以PDMS作为压印模板，Au纳米线墨水作为待压胶体基底，得到了方阻小于29Ω/sq的透明导电电极，通过改变纳米线墨水的浓度和印章的几何结构尺寸可以调节电极的透光性能。

Wang等人通过连续卷对卷紫外纳米压印法(Roll-to-roll ultraviolet-nanoimprint lithograpby，R2R UV-NIL)，以金属Ni作为压印模板，在PET基底上制得了方阻为22.1Ω/sq，光透过率为82％的大面积Ag网格透明电极。

相较于光刻和压印，龟裂模板凭借其低廉的成本和液相法操作简单等优势，也越来越受到业界的关注。

然而龟裂的随机性导致了龟裂模板的随机性，无法得到符合各种应用需求的龟裂模板。另一方面，龟裂块的大小限制了基于龟裂模板的金属网络透明导电电极的应用，使其无法适应于需要高分辨率的应用场景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高可调控性的金属网络电极龟裂模板制备方法，该方法能提高龟裂模板形成的路径与大小的可调控性，从而适应不同的应用场景。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种提高可调控性的金属网络电极龟裂模板制备方法，其步骤包括：

将分散剂与液态的龟裂薄膜材料按比例混合，并使混合溶液中产生均匀的微小气泡；对透明衬底进行亲水性处理；将所述的混合溶液涂布于透明衬底上，使所述气泡均匀分布于所述透明衬底的表面，并进行干燥，形成龟裂模板。

在本发明所述的制备方法中：