[发明专利]一种全柔性透明薄膜电极及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及柔性电极技术领域，具体涉及一种全柔性透明薄膜电极及其制备方法和应用。所述为全柔性透明薄膜电极，由水溶性聚合物作为掺杂物和导电聚合物共混构成；制备方法包括：将水溶性聚合物溶解于极性有机溶剂中，加热搅拌后和PEDOT:PSS溶液搅拌混匀得到全柔性透明薄膜溶液，然后滴涂到基底上，通过旋涂、刮涂或者丝网印刷在基底上制备全柔性透明薄膜；全柔性透明薄膜连同基底退火干燥后转移至水中，超声处理使全柔性透明薄膜和基底分离，得到全柔性透明薄膜电极。本发明提供了一种全柔性透明薄膜电极，制备的全柔性透明薄膜电极具有良好的导电性和透明度，同时具有良好的机械性能，可承受一定程度的应变。

技术领域

本发明涉及柔性电极技术领域，具体涉及一种全柔性透明薄膜电极及其制备方法和应用。

背景技术

柔性电子产品在过去的十年中得到了迅速的发展，柔性和轻量化电子设备的发展趋势使得柔性电子设备更加贴近实际应用。透明导电电极(TCEs)作为柔性电子器件中的基本元件，在有机发光二极管(OLED)、有机太阳能电池(OSC)、柔性触摸板等柔性电子产品中得到了广泛的应用。对于传统的电子设备，通常采用氧化铟锡(ITO)来制备TCEs，但是该材料质地较脆，生产成本高等不足限制了其在柔性电子设备中的进一步应用。针对以上问题，目前已对具有抗弯折能力的导电材料(如单壁碳纳米管，石墨烯，金属网和金属纳米线)进行了广泛研究。通常，具有高长径比的一维材料(例如银纳米线)由于其高的导电性，透明度和柔韧性而被认为是用于制备柔性TCEs的最有前途的材料。但是，银纳米线网络通常具有较高的粗糙度，很容易穿透光电子器件的活性层，造成漏电流过大甚至短路进而导致器件性能不佳。除此之外，由于缺乏电化学性能，银纳米线只能用作柔性储能器件的集流体，而不能用作电极，使其作为电极应用的普适性受到一定的限制。在使用其他导电材料作为TCEs时，也会出现这些问题。

综上所述，尽管现有技术已经提出了一些解决方案，例如将导电网络嵌入弹性体中以改善其粗糙度，但是处理过程的复杂性和不均匀性仍然阻碍了它的进一步应用。因此，开发一种适用于各种柔性电子产品的通用透明导电电极仍然是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷和改进需求，提供了一种全柔性透明薄膜电极，制备的全柔性透明薄膜电极具有良好的导电性和透明度，同时具有良好的机械性能，可承受一定程度的应变。

本发明的技术方案之一，一种全柔性透明薄膜电极，为全聚合物基柔性透明导电电极，由水溶性聚合物作为掺杂物和导电聚合物共混构成；

所述导电聚合物为PEDOT:PSS，所述水溶性聚合物为带有羟基的亲水性高分子聚合物；所述水溶性聚合物为聚环氧乙烷、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇三嵌段共聚物或亲水性聚氨酯中的一种或多种。

进一步地，所述水溶性聚合物的分子量为2500-8000000；水溶性聚合物和导电聚合物的质量比为0～0.83：1，其中不包括0。

本发明的技术方案之二，上述全柔性透明薄膜电极的制备方法，包括以下步骤：

(1)将水溶性聚合物溶解于极性有机溶剂中，加热搅拌后和导电聚合物溶液搅拌混匀得到全柔性透明薄膜溶液；

(2)将全柔性透明薄膜溶液滴涂到基底上，通过旋涂、刮涂或者丝网印刷在基底上制备全柔性透明薄膜；

(3)全柔性透明薄膜连同基底退火干燥后转移至水中，超声处理使全柔性透明薄膜和基底分离，得到全柔性透明薄膜电极。

进一步地，所述步骤(1)中：极性有机溶剂为乙腈、丙酮、二氯甲烷、二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇、乙二醇中的一种或多种；所述水溶性聚合物在极性有机溶剂中的质量浓度为1～10mg/mL，所述加热搅拌具体为60℃下以300rpm/min～1000rpm/min的转速搅拌；所述全柔性透明薄膜溶液中水溶性聚合物和PEDOT：PSS的质量比为0～0.83：1。