[发明专利]一种嵌入式银纳米线透明薄膜电极及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种嵌入式银纳米线透明薄膜电极及其制备方法和应用，所述制备方法为：将羟甲基丙基纤维素(HPMC)溶液与银纳米线(AgNW)分散液混合，形成AgNW：HPMC导电银浆，所述AgNW：HPMC导电银浆中，AgNW的浓度范围是2～2.5mg/mL，所述HPMC溶液的浓度为1.2～10mg/mL；所述导电银浆中AgNW和HPMC的质量比为1:0.5～1:4；将所述AgNW：HPMC导电银浆涂覆在基底上，然后进行热压处理，即可获得所述嵌入式银纳米线薄膜电极；获得的嵌入式银纳米线透明薄膜电极粗糙度低且性能稳定，应用于OLED器件性能良好。

技术领域

本发明涉及透明薄膜电极技术领域，具体涉及到一种嵌入式银纳米线薄膜电极及其制备方法和应用。

背景技术

目前广泛使用的透明电极是氧化铟锡(ITO)电极，但由于ITO制备工艺复杂，机械性能差、易开裂等问题，寻找替代性透明电极在过去的十年中引起了越来越多的关注。经过多年的发展，市场上出现很多替代材料，其中银纳米线表现出优异的光电性能。但是应用到光电器件上时，仍然有很多问题，首先是银纳米线薄膜电极的表面由于线与线的堆叠，导致电极表面粗糙度较高，这使器件在工作时容易发生击穿现象，通过传统的加热和加压的方法虽然可以一定程度上降低银纳米线电极的粗糙度，但是这对电极的稳定性并没有改善，而且银纳米线对压力的大小很敏感，过高的按压压力容易造成银线的断裂，从而影响电极的导电率；另外，纳米尺寸的银单质容易与空气中的氧气和水分子发生化学作用，从而影响银纳米线电极的寿命，进一步影响器件的性能。

为了解决上述问题，有研究者首先将银纳米线溶液旋涂至基底上，干燥后在银纳米线薄膜电极上旋涂一层NOA63光学胶，通过紫外干燥后，将NOA63从基底上剥离，银纳米线由此也从基底上被转移到NOA63表面上(Applied Surface Science 351(2015)445–450)，转移后的电极有较低的表面粗糙度，而且由于银纳米线嵌入到NOA63中，在NOA63的保护下有效地减少了空气中的氧气和水分子对银纳米线的侵蚀。但该工艺对实验操作有非常高的要求，实验者需要严格控制NOA63的固化条件，同时需要额外的处理以减弱银纳米线在玻璃衬底上的粘附性，否则极易出现银纳米线残留在基底上现象，所以目前该方法并不适合大规模推广；近些年来，越来越多的研究者开始将银纳米线与其它聚合物相结合制备嵌入式银纳米线电极。例如，研究者将银纳米线旋涂至聚合物海藻酸钠薄膜上，通过按压将银线嵌入至海藻酸钠中，由此制备嵌入式银纳米线电极(ACS Appl Mater Interfaces 2017,9,11811-11818)，但是在制备过程中，银纳米线的旋涂制备易损坏预先制备好的海藻酸钠层，同时按压过程易造成银纳米线的断裂，需要后续将银纳米线浸泡在CaCl₂中进行裂痕的修复方能获得好的电极性能，实验过程不仅需要严格控制海藻酸钠的厚度和按压压力大小，而且步骤多，耗时长。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种操作简单且高效的嵌入式银纳米线薄膜电极的制备方法，通过将羟甲基丙基纤维素(HPMC)溶液与银纳米线分散液以高比例直接混合、涂覆后再热压，最终制备所得薄膜电极中银纳米线均匀嵌入HPMC基质中，在保证银纳米线薄膜电极的性能优良的同时，本发明所述制备过程更加简单易操作，且可重复性高。

本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种嵌入式银纳米线透明薄膜电极的制备方法，所述方法包括：

步骤S1：如图1所示，将羟甲基丙基纤维素(HPMC)溶液与银纳米线(AgNW)分散液混合，形成AgNW：HPMC导电银浆，所述AgNW：HPMC导电银浆中，AgNW的浓度范围是2～2.5mg/mL，所述HPMC溶液的浓度为1.2～10mg/mL；所述导电银浆中AgNW和HPMC的质量比为1:0.5～1:4；

步骤S2：将所述AgNW：HPMC导电银浆涂覆在基底上，形成电极膜；需要说明的是，此处的涂覆成膜方法可以是旋涂法、刮涂法或棒涂法；