一種提高銀納米線透明導電膜導電性和透過率的方法與流程

2023-05-18 01:56:51

本發明屬於納米技術領域，具體涉及一種提高銀納米線透明導電膜導電性和透過率的方法。

背景技術：
透明導電膜是一種既能導電又具有高透過率的材料，是顯示器、觸控螢幕、太陽能電池、光電二極體等新興科技產品中必不可少的組件。目前，氧化銦錫(ITO)佔據市場中的主體地位，這是因為其兼具高光學透過率(>90％)和低方塊電阻然而，柔性化和可摺疊是未來電子產品、太陽能電池、有機光電二極體等科技產品的發展趨勢，而ITO薄膜由於其脆性和易裂的缺點，不能滿足下一代科技產品的要求。銀納米線透明導體因其具有與ITO相媲美的光電特性、更好的柔性以及可拉伸性能，成為理想的替代材料。目前合成銀納米線的方法採用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)這種絕緣體作為包覆劑來合成銀納米線。由銀納米線製成的納米線導電網絡能夠有效導電的前提，是納米線之間必須互相連接在一起。因為包覆在銀納米線表面的PVP為絕緣體，所以納米線聯結點處的結電阻遠大於納米線本身的電阻，換言之，銀納米線透明導體的方塊電阻主要來源於互相連接的銀納米線之間的結電阻。降低銀納米線之間的結電阻，是提升銀納米線透明導體電學特性、降低其方塊電阻的關鍵。在後處理過程中，通過納米線之間的焊接而降低單個結點的結電阻，也能夠降低透明導體的方塊電阻。現有對銀納米線結點的焊接，多是採用光、熱或機械壓的方法，會破壞銀納米線的晶體結構，損壞柔性襯底或者有機光電器件。為了解決以上問題，中國專利CN105568270A、CN105575477A等通過加入銀源來焊接銀納米線。然而，此類方法在提升銀納米線透明導電膜導電性能的同時卻降低了其透過率。這是因為，在吸附於Ag表面的PVP上添加銀源這種導電物質，勢必會增加銀納米線的體積，使得其光學性能下降。因此，開發能夠在提高銀納米線透明導電膜透過率的同時不降低甚至提高其光學透過率的方法尤為重要，而現有技術中沒有能夠同時提高銀納米線透明導電膜電導性和光學透過率的方法，鑑於此，本發明提出了一種能夠同時提高銀納米線透明導電膜導電性和透過率的方法。

技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術的不足，提供一種操作簡便、成本低廉、適合於大規模工業生產的提高銀納米線透明導電膜導電性和透過率的方法。本發明解決上述技術問題所採用的技術方案為：一種提高銀納米線透明導電膜導電性和透過率的方法，包括以下步驟：(1)準備銀納米線透明導電膜，該銀納米線透明導電膜包括基底和設置在該基底單側表面的銀納米線導電網絡，該銀納米線導電網絡由表面包覆有聚乙烯吡咯烷酮的銀納米線構成；將季銨鹽表面活性劑溶解在溶劑中，配製得到濃度為0.0001～0.1mol/L的季銨鹽表面活性劑溶液；(2)將準備的銀納米線透明導電膜浸泡在配製的季銨鹽表面活性劑溶液中，直至銀納米線表面包覆的聚乙烯吡咯烷酮得到去除；(3)從季銨鹽表面活性劑溶液中取出銀納米線透明導電膜，用去離子水衝洗後乾燥，即得到導電性和透過率提高的銀納米線透明導電膜。作為優選，所述的季銨鹽表面活性劑為十二烷基溴化吡啶、十二烷基氯化吡啶、十二烷基二甲基苄基溴化銨、十二烷基二甲基苄基氯化銨、十二烷基二甲基乙基溴化銨、十二烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基氯化銨、十四烷基氯化吡啶、十四烷基二甲基苄基氯化銨、十四烷基二甲基乙基溴化銨、十四烷基三甲基溴化銨、十四烷基三甲基氯化銨、十六烷基溴化吡啶、十六烷基氯化吡啶、十六烷基苄基二甲基氯化銨、十六烷基二甲基乙基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨和十六烷基三甲基氯化銨中的至少一種。作為優選，所述的溶劑為水、甲醇、乙醇、丙醇或異丙醇，不同的溶劑體系，拓寬了本發明方法的應用範圍。作為優選，所述的銀納米線透明導電膜在所述的季銨鹽表面活性劑溶液中的浸泡時間為1～100min。作為優選，所述的基底為玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚醯亞胺和聚二甲基矽氧烷中的任一種。與現有技術相比，本發明的優點在於：本發明公開的提高銀納米線透明導電膜導電性和透過率的方法，通過在室溫和常壓下，使用特定濃度的季銨鹽表面活性劑溶液浸泡銀納米線透明導電膜，去除銀納米線表面包覆的聚乙烯吡咯烷酮PVP，PVP去除後，由於銀納米線的高表面能，銀納米線之間的結點將會接觸、自動融合焊接，使銀納米線之間的結電阻得到顯著降低，從而在提高銀納米線透明導電膜導電性的同時，提高了其透過率，避免了傳統高溫高壓焊接對銀納米線導電網絡和基底的破壞。本發明方法操作簡便、成本低廉，適合於大規模工業生產。附圖說明圖1為實施例1中處理後的銀納米線透明導電膜的透過率變化對比圖；圖2A為處理前的實施例1中銀納米線的透射電鏡圖，圖2B為處理後的實施例1中銀納米線的透射電鏡圖，圖2C為處理後的實施例1中銀納米線在垂直視角下的掃描電鏡圖，圖2D為處理後的實施例1中銀納米線在水平視角下的掃描電鏡圖。具體實施方式以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。以下通過5個實施例說明本發明方法對銀納米線透明導電膜的處理效果。實施例1的提高銀納米線透明導電膜導電性和透過率的方法，包括以下步驟：(1)準備銀納米線透明導電膜，該銀納米線透明導電膜包括基底和設置在該基底單側表面的銀納米線導電網絡，該銀納米線導電網絡由表面包覆有聚乙烯吡咯烷酮的銀納米線構成；將季銨鹽表面活性劑溶解在溶劑中，配製100mL濃度為0.0001mol/L的十二烷基三甲基溴化銨的水溶液；(2)將準備的銀納米線透明導電膜浸泡在配製的十二烷基三甲基溴化銨的水溶液中100min；(3)從十二烷基三甲基溴化銨的水溶液中取出銀納米線透明導電膜，用去離子水衝洗後乾燥，即得到導電性和透過率提高的銀納米線透明導電膜。對於實施例1中處理前後的銀納米線透明導電膜，分別取5點測試方塊電阻和透過率，測試結果見表1。實施例1中處理後的銀納米線透明導電膜的透過率變化對比圖見圖1。處理前的實施例1中銀納米線的透射電鏡圖見圖2A，處理後的實施例1中銀納米線的透射電鏡圖見圖2B，處理後的實施例1中銀納米線在垂直視角下的掃描電鏡圖見圖2C，處理後的實施例1中銀納米線在水平視角下的掃描電鏡圖見圖2D。表1：實施例1中銀納米線透明導電膜處理前後的方塊電阻和透過率測試結果編號12345方塊電阻(處理前)，Ω/□43874426139.0158.217.6方塊電阻(處理後)，Ω/□68.4175.336.833.99.3處理後方塊電阻的降低率，％98.4496.0473.5278.5747.16透過率(處理前)，％96.797.594.794.891.1透過率(處理後)，％97.598.195.695.893.1處理後透過率的提高率，％0.830.620.951.052.20實施例2的提高銀納米線透明導電膜導電性和透過率的方法，包括以下步驟：(1)準備銀納米線透明導電膜，該銀納米線透明導電膜包括基底和設置在該基底單側表面的銀納米線導電網絡，該銀納米線導電網絡由表面包覆有聚乙烯吡咯烷酮的銀納米線構成；將季銨鹽表面活性劑溶解在溶劑中，配製100mL濃度為0.001mol/L的十二烷基三甲基溴化銨的乙醇溶液；(2)將準備的銀納米線透明導電膜浸泡在配製的十二烷基三甲基溴化銨的乙醇溶液中50min；(3)從十二烷基三甲基溴化銨的乙醇溶液中取出銀納米線透明導電膜，用去離子水衝洗後乾燥，即得到導電性和透過率提高的銀納米線透明導電膜。對於實施例2中處理前後的銀納米線透明導電膜，分別取5點測試方塊電阻和透過率，測試結果見表2。表2：實施例2中銀納米線透明導電膜處理前後的方塊電阻和透過率測試結果編號12345方塊電阻(處理前)，Ω/□7.167×1069.942×1068.752×1064.359×10617.2方塊電阻(處理後)，Ω/□1.335×103803.62.469×1032.171×10310處理後方塊電阻的降低率，％99.9899.9999.9799.9541.86透過率(處理前)，％98.198.298.298.391.0透過率(處理後)，％98.598.698.698.792.9處理後透過率的提高率，％0.410.410.410.412.09實施例3的提高銀納米線透明導電膜導電性和透過率的方法，包括以下步驟：(1)準備銀納米線透明導電膜，該銀納米線透明導電膜包括基底和設置在該基底單側表面的銀納米線導電網絡，該銀納米線導電網絡由表面包覆有聚乙烯吡咯烷酮的銀納米線構成；將季銨鹽表面活性劑溶解在溶劑中，配製100mL濃度為0.005mol/L的十四烷基三甲基溴化銨的水溶液；(2)將準備的銀納米線透明導電膜浸泡在配製的十四烷基三甲基溴化銨的水溶液中30min；(3)從十四烷基三甲基溴化銨的水溶液中取出銀納米線透明導電膜，用去離子水衝洗後乾燥，即得到導電性和透過率提高的銀納米線透明導電膜。對於實施例3中處理前後的銀納米線透明導電膜，分別取5點測試方塊電阻和透過率，測試結果見表3。表3：實施例3中銀納米線透明導電膜處理前後的方塊電阻和透過率測試結果編號12345方塊電阻(處理前)，Ω/□12.27×103156.1×1032.041×1033.165×10317.6方塊電阻(處理後)，Ω/□151.2184.2165.8138.69.8處理後方塊電阻的降低率，％98.7799.8899.9999.99644.32透過率(處理前)，％97.497.397.497.491.2透過率(處理後)，％98.298.298.298.293.2處理後透過率的提高率，％0.820.920.820.822.19實施例4的提高銀納米線透明導電膜導電性和透過率的方法，包括以下步驟：(1)準備銀納米線透明導電膜，該銀納米線透明導電膜包括基底和設置在該基底單側表面的銀納米線導電網絡，該銀納米線導電網絡由表面包覆有聚乙烯吡咯烷酮的銀納米線構成；將季銨鹽表面活性劑溶解在溶劑中，配製100mL濃度為0.01mol/L的十二烷基氯化吡啶的丙醇溶液；(2)將準備的銀納米線透明導電膜浸泡在配製的十二烷基氯化吡啶的丙醇溶液中15min；(3)從十二烷基氯化吡啶的丙醇溶液中取出銀納米線透明導電膜，用去離子水衝洗後乾燥，即得到導電性和透過率提高的銀納米線透明導電膜。對於實施例4中處理前後的銀納米線透明導電膜，分別取5點測試方塊電阻和透過率，測試結果見表4。表4：實施例4中銀納米線透明導電膜處理前後的方塊電阻和透過率測試結果編號12345方塊電阻(處理前)，Ω/□14.315.514.112.814.3方塊電阻(處理後)，Ω/□9.710.39.19.210.4處理後方塊電阻的降低率，％32.1633.5535.4628.1327.27透過率(處理前)，％91.090.991.091.291.5透過率(處理後)，％92.892.992.89393.4處理後透過率的提高率，％1.982.201.981.972.08實施例5的提高銀納米線透明導電膜導電性和透過率的方法，包括以下步驟：(1)準備銀納米線透明導電膜，該銀納米線透明導電膜包括基底和設置在該基底單側表面的銀納米線導電網絡，該銀納米線導電網絡由表面包覆有聚乙烯吡咯烷酮的銀納米線構成；將季銨鹽表面活性劑溶解在溶劑中，配製100mL濃度為0.1mol/L的十六烷基三甲基溴化銨的異丙醇溶液；(2)將準備的銀納米線透明導電膜浸泡在配製的十六烷基三甲基溴化銨的異丙醇溶液中5min；(3)從十六烷基三甲基溴化銨的異丙醇溶液中取出銀納米線透明導電膜，用去離子水衝洗後乾燥，即得到導電性和透過率提高的銀納米線透明導電膜。對於實施例5中處理前後的銀納米線透明導電膜，分別取5點測試方塊電阻和透過率，測試結果見表5。表5：實施例5中銀納米線透明導電膜處理前後的方塊電阻和透過率測試結果編號12345方塊電阻(處理前)，Ω/□18.217.73453.9106.5方塊電阻(處理後)，Ω/□14.814.324.835.869.4處理後方塊電阻的降低率，％18.6819.2127.0633.5834.84透過率(處理前)，％92.893.094.795.696.7透過率(處理後)，％94.494.595.896.597.5處理後透過率的提高率，％1.721.611.160.940.83