一种具有柔性衬底的金属导电薄膜的制备方法

摘要

本发明公开了一种具有柔性衬底的金属导电薄膜的制备方法，本发明实现了柔性导电薄膜连续性、大面积生产，大大缩短生产周期、大幅度提高生产率和降低生产成本，解决了柔性金属网络透明导电薄膜大面积连续性生产的问题，金属纳米颗粒原位生长在石墨烯之上，这种方式比简单的将石墨烯和金属纳米颗粒混合具有更低的接触势垒，金属纳米颗粒中的电子更容易迁移到石墨烯上，使石墨烯中的载流子变的更多，同时石墨烯本身具有较高的载流子迁移率，石墨烯和生长于其上的金属纳米颗粒形成协同增强效应，本发明所制备的透明导电薄膜具有更优良的导电性。

权利要求

1.一种具有柔性衬底的金属导电薄膜的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）制备碳纳米管改性的具有龟裂缝的PET柔性衬底

成卷的PET柔性衬底放料，连续输送柔性衬底依次通过预清洗、风干、常压等离子体清洗、涂布龟裂液和加热，龟裂液选用鸡蛋清凝胶，鸡蛋清凝胶配比是鸡蛋清与水体积比范围为1:1-2，在柔性衬底上形成龟裂缝，即制得具有龟裂缝的PET柔性衬底，龟裂缝的宽度为2-

5微米，在输送过程中，根据PET柔性衬底的张力大小，对PET柔性衬底的张力和速度进行调节实现PET柔性衬底恒速和恒张力，并在制得具有龟裂缝的PET柔性衬底之后，对具有PET龟裂缝的柔性衬底纠正、收卷；

所述预清洗所采用的清洗剂可以是双氧水或酒精等，作用是去除PET柔性衬底表面上的粉尘、颗粒；

所述常压等离子体清洗用于对PET柔性衬底表面进行清洁、改性和活化；

（2）制备金属导电浆料

将氧化石墨烯和金属盐加入还原性溶剂中形成溶液，选取乙二醇作为还原性剂，硝酸银作为金属盐，其中氧化石墨烯质量：硝酸银中银元素的质量：乙二醇的质量=1:（50-80）:（200-300），

将形成的溶液在高温下加热，银离子将直接在氧化石墨烯表面原位还原形成银纳米颗粒，同时氧化石墨烯也会被进一步还原成石墨烯；在上述反应过程中，可以适当加入表面活性剂防止颗粒团聚；将反应生成的石墨烯/银纳米颗粒复合物离心收集；

将上述石墨烯/银纳米颗粒复合物中加入粘度调节剂和溶剂，所选粘度调节剂为改性环氧树脂，所选溶剂为二丙二醇甲醚，之后进行机械混匀，将混匀后的导电浆料放置进入45 -50℃的真空烘箱中脱泡处理，最终浆料中二丙二醇甲醚的质量百分比为63-65%，石墨烯/银纳米颗粒复合物的质量百分比为8-10%，余量为环氧树脂，得到金属导电浆料；

（3）将金属导电浆料以涂布方式涂布于上述具有龟裂缝的PET柔性衬底上，在温度为

150-170℃的条件下加热15-20min，即得透明金属导电薄膜。

说明书

一种具有柔性衬底的金属导电薄膜的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及导电材料领域，具体涉及一种具有柔性衬底的金属导电薄膜的制备方法。

背景技术

[0002] 目前，随着触摸屏、太阳能电池、智能窗户以及平板显示器等光电器件和设备的迅速发展，对于低电阻、高透光性能的透明电极材料的需求越来越大透明导电薄膜(TCFs)具有优异的光电特性，而且还具有重量轻、可弯曲、不易破碎、环境友好、可以采用卷对卷工业化连续生产方式等优点，其已被广泛应用，例如：它们可被用于显示器、触板、太阳能电池等领域。所述薄膜一般包括透明的衬底，例如：PET等，在所述衬底上形成透明且导电的涂层或薄膜。目前作为主流的透明导电薄膜材料是氧化铟锡(ITO)薄膜，主要是因为该材料的靶材制备和成膜工艺都比较成熟。

[0003] 透明导电薄膜制备的方法通常有物理和化学两种方法。物理方法是指利用物质的蒸发或当物质受到粒子轰击时表面原子产生的溅射并输运和沉积，在原子范围内实现了从原物质到沉积薄膜的物理过程。包括：真空蒸发法、溅射法、离子束沉积法、电子束沉积法、准分子激光蒸镀法等。化学方法是指在镀膜的技术中，发生了化学反应，通过物质之间的自身性质及化学反应实现薄膜的生长。包括：化学还原法、化学气相沉积法、溶胶-凝胶法，高温分解（热喷涂）法等。磁控溅射法与脉冲激光沉积法都可以制备出质量较高的薄膜，但需要复杂的真空设备，而且生产效率较低，成本高，成膜面积受到限制。

发明内容

[0004] 本发明提供一种具有柔性衬底的金属导电薄膜的制备方法，本发明实现了柔性导电薄膜连续性、大面积生产，大大缩短生产周期、大幅度提高生产率和降低生产成本，解决了柔性金属网络透明导电薄膜大面积连续性生产的问题，金属纳米颗粒原位生长在石墨烯之上，这种方式比简单的将石墨烯和金属纳米颗粒混合具有更低的接触势垒，金属纳米颗粒中的电子更容易迁移到石墨烯上，使石墨烯中的载流子变的更多，同时石墨烯本身具有较高的载流子迁移率，石墨烯和生长于其上的金属纳米颗粒形成协同增强效应，本发明所制备的透明导电薄膜具有更优良的导电性。

[0005] 为了实现上述目的，本发明提供了一种具有柔性衬底的金属导电薄膜的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）制备碳纳米管改性的具有龟裂缝的PET柔性衬底
成卷的PET柔性衬底放料，连续输送柔性衬底依次通过预清洗、风干、常压等离子体清洗、涂布龟裂液和加热，龟裂液选用鸡蛋清凝胶，鸡蛋清凝胶配比是鸡蛋清与水体积比范围为1:1-2，在柔性衬底上形成龟裂缝，即制得具有龟裂缝的PET柔性衬底，龟裂缝的宽度为2-
5微米，在输送过程中，根据PET柔性衬底的张力大小，对PET柔性衬底的张力和速度进行调节实现PET柔性衬底恒速和恒张力，并在制得具有龟裂缝的PET柔性衬底之后，对具有PET龟裂缝的柔性衬底纠正、收卷；
所述预清洗所采用的清洗剂可以是双氧水或酒精等，作用是去除PET柔性衬底表面上的粉尘、颗粒；
所述常压等离子体清洗用于对PET柔性衬底表面进行清洁、改性和活化；
（2）制备金属导电浆料
将氧化石墨烯和金属盐加入还原性溶剂中形成溶液，选取乙二醇作为还原性剂，硝酸银作为金属盐，其中氧化石墨烯质量：硝酸银中银元素的质量：乙二醇的质量=1:（50-80）:
（200-300）。将形成的溶液在高温下加热，银离子将直接在氧化石墨烯表面原位还原形成银纳米颗粒，同时氧化石墨烯也会被进一步还原成石墨烯；在上述反应过程中，可以适当加入表面活性剂防止颗粒团聚；将反应生成的石墨烯/银纳米颗粒复合物离心收集；
将上述石墨烯/银纳米颗粒复合物中加入粘度调节剂和溶剂，所选粘度调节剂为改性环氧树脂，所选溶剂为二丙二醇甲醚，之后进行机械混匀，将混匀后的导电浆料放置进入45 -50℃的真空烘箱中脱泡处理，最终浆料中二丙二醇甲醚的质量百分比为63-65%，石墨烯/银纳米颗粒复合物的质量百分比为8-10%，余量为环氧树脂，得到金属导电浆料；
（3）将金属导电浆料以涂布方式涂布于上述具有龟裂缝的PET柔性衬底上，在温度为
150-170℃的条件下加热15-20min，即得透明金属导电薄膜。

具体实施方式

[0006] 实施例一成卷的PET柔性衬底放料，连续输送柔性衬底依次通过预清洗、风干、常压等离子体清洗、涂布龟裂液和加热，龟裂液选用鸡蛋清凝胶，鸡蛋清凝胶配比是鸡蛋清与水体积比范围为1:1，在柔性衬底上形成龟裂缝，即制得具有龟裂缝的PET柔性衬底，龟裂缝的宽度为2-5微米，在输送过程中，根据PET柔性衬底的张力大小，对PET柔性衬底的张力和速度进行调节实现PET柔性衬底恒速和恒张力，并在制得具有龟裂缝的PET柔性衬底之后，对具有PET龟裂缝的柔性衬底纠正、收卷；所述预清洗所采用的清洗剂可以是双氧水或酒精等，作用是去除PET柔性衬底表面上的粉尘、颗粒；所述常压等离子体清洗用于对PET柔性衬底表面进行清洁、改性和活化。

[0007] 将氧化石墨烯和金属盐加入还原性溶剂中形成溶液，选取乙二醇作为还原性剂，硝酸银作为金属盐，其中氧化石墨烯质量：硝酸银中银元素的质量：乙二醇的质量=1:50:200。将形成的溶液在高温下加热，银离子将直接在氧化石墨烯表面原位还原形成银纳米颗粒，同时氧化石墨烯也会被进一步还原成石墨烯；在上述反应过程中，可以适当加入表面活性剂防止颗粒团聚；将反应生成的石墨烯/银纳米颗粒复合物离心收集。

[0008] 将上述石墨烯/银纳米颗粒复合物中加入粘度调节剂和溶剂，所选粘度调节剂为改性环氧树脂，所选溶剂为二丙二醇甲醚，之后进行机械混匀，将混匀后的导电浆料放置进入45℃的真空烘箱中脱泡处理，最终浆料中二丙二醇甲醚的质量百分比为63%，石墨烯/银纳米颗粒复合物的质量百分比为8%，余量为环氧树脂，得到金属导电浆料。

[0009] 将金属导电浆料以涂布方式涂布于上述具有龟裂缝的PET柔性衬底上，在温度为150℃的条件下加热15min，即得透明金属导电薄膜。

[0010] 实施例二成卷的PET柔性衬底放料，连续输送柔性衬底依次通过预清洗、风干、常压等离子体清洗、涂布龟裂液和加热，龟裂液选用鸡蛋清凝胶，鸡蛋清凝胶配比是鸡蛋清与水体积比范围为1:2，在柔性衬底上形成龟裂缝，即制得具有龟裂缝的PET柔性衬底，龟裂缝的宽度为2-5微米，在输送过程中，根据PET柔性衬底的张力大小，对PET柔性衬底的张力和速度进行调节实现PET柔性衬底恒速和恒张力，并在制得具有龟裂缝的PET柔性衬底之后，对具有PET龟裂缝的柔性衬底纠正、收卷；所述预清洗所采用的清洗剂可以是双氧水或酒精等，作用是去除PET柔性衬底表面上的粉尘、颗粒；所述常压等离子体清洗用于对PET柔性衬底表面进行清洁、改性和活化。

[0011] 将氧化石墨烯和金属盐加入还原性溶剂中形成溶液，选取乙二醇作为还原性剂，硝酸银作为金属盐，其中氧化石墨烯质量：硝酸银中银元素的质量：乙二醇的质量=1: 80: 300。将形成的溶液在高温下加热，银离子将直接在氧化石墨烯表面原位还原形成银纳米颗粒，同时氧化石墨烯也会被进一步还原成石墨烯；在上述反应过程中，可以适当加入表面活性剂防止颗粒团聚；将反应生成的石墨烯/银纳米颗粒复合物离心收集。

[0012] 将上述石墨烯/银纳米颗粒复合物中加入粘度调节剂和溶剂，所选粘度调节剂为改性环氧树脂，所选溶剂为二丙二醇甲醚，之后进行机械混匀，将混匀后的导电浆料放置进入50℃的真空烘箱中脱泡处理，最终浆料中二丙二醇甲醚的质量百分比为65%，石墨烯/银纳米颗粒复合物的质量百分比为10%，余量为环氧树脂，得到金属导电浆料。

[0013] 将金属导电浆料以涂布方式涂布于上述具有龟裂缝的PET柔性衬底上，在温度为170℃的条件下加热20min，即得透明金属导电薄膜。

[0014] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。