一种纳米金属线透明导电薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米金属线透明导电薄膜及其制备方法。该薄膜的结构为硫醇保护层‑纳米金属线‑聚合物衬底。所述的纳米金属线部分嵌入聚合物衬底内，而金属纳米线裸露部分通过易与金、银、铜等金属成键的硫基，接枝了一层硫醇单分子保护层。在聚合物基质和硫醇单分子双层作用下，显著增强了复合薄膜的抗氧化与腐蚀性能和粘附性，且不影响薄膜的透光和导电性能。解决了目前透明导电薄膜所存在的不能兼顾纳米金属线稳定性，透光率，电导性，以及粘附性的难题，对现阶段的技术瓶颈实现了突破。

Transparent conductive film of nano metal wire and preparation method thereof

The invention discloses a transparent conductive film of nanometer metal wire and a preparation method thereof. The structure of the film as the protective layer of thiol nanowires polymer substrate. The nano metal wire part is embedded in the polymer substrate, and the exposed part of the metal nanowire is grafted with a thiol single molecule protection layer through a sulfur group which is easy to bond with gold, silver, copper and other metal. The oxidation resistance, corrosion resistance and adhesion of the composite films were greatly enhanced under the influence of the polymer matrix and thiol single molecule bilayer, without affecting the transmittance and conductivity of the films. The utility model solves the difficult problems that the transparent conductive film can not take into account the stability of the nano metal wire, the transmittance, the conductivity and the adhesion at the moment, and achieves a breakthrough in the technical bottleneck at the present stage.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米金属线透明导电薄膜及其制备方法
本专利技术涉及纳米导电薄膜，特别涉及一种纳米金属线透明导电薄膜。
技术介绍
显示面板广泛应用于各类消费者电子产品，包括手机，电脑，平板电脑，电子书，车载显示器等。随着柔性可穿戴电子设备的兴起与发展，催生了新型柔性显示材料的开发。柔性显示面板重要元件之一是透明导电薄膜。目前使用广泛的是ITO材料，但ITO薄膜制备工艺复杂、成本较高、原料紧缺，更严重的是其在弯曲状态下容易断裂，不适用于柔性电子产品。近年来科学家发展了可用于柔性透明显示的导电材料，包括石墨烯、碳纳米管、金属纳米线/颗粒、金属网格以及有机高分子导电材料等，其中纳米金属线由于有着透明度高、方阻小、性价比高、可实现大面积印刷及基底材料可选择范围广等诸多优势。目前，在众多纳米金属线当中，纳米银线被认为是最有可能替代传统ITO透明电极的材料之一。对于纳米银线透明导电薄膜，透光性、导电性、黏附性、稳定性等都是衡量其性能优劣的因素；通常，这几个性能难以完全兼顾，一种性能的提升往往会造成其他性能的恶化。一般的技术路线倾向于往纳米银线溶液中添加高分子聚合物以增强黏附性，然而这会使导电性能恶化，如专利CN205334442U混合了纳米银溶液与聚合物胶粘剂，聚合物增强了黏附性，却造成导电性能下降，其方阻接近100Ω/sq；或者使纳米银线部分嵌入固化胶中增强黏附性，专利CN104134484A公开了一种通过往纳米银线上涂布光固化胶固化后剥离的嵌入方式；专利CN104952551A通过热压法使纳米银线嵌入柔性基底之中；尽管这些专利通过纳米银线内嵌的方式在一定程度上提升了黏附性和导电性，然而对于纳米银线裸露于固化胶或者衬底的部分未加保护，其稳定性难以保证。专利CN104992752A通过往纳米银线上涂布无机氧化物溶胶充当保护层，然而这会降低薄膜的透光率和柔韧性。故目前现有技术中，难以在兼顾纳米金属线的稳定性，即抗氧化、抗腐蚀的情况下，还能兼顾透光率、电导性、粘附性、以及柔韧性。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是，如何提供一种兼备高透光性、导电性、黏附性、以及稳定性的透明导电薄膜。为了解决上述问题，本专利技术提供一种纳米金属线透明导电薄膜及其制备方法。该薄膜的结构为硫醇保护层-纳米金属线-聚合物衬底，纳米金属线部分嵌入聚合物衬底内，硫醇保护层是一层硫醇单分子层。其中聚合物基质起到部分保护纳米金属线的作用，同时又增强了粘附性。硫醇单分子层通过易与金、银、铜等金属成键的硫基进行化学吸附而成，所形成的单分子层对氧、硫化物等具有阻隔作用，从而保护内部的金属分子，增强了显著增强了纳米金属线的抗氧化与腐蚀性能，又不影响其透光与导电性能。所述的聚合物衬底为固化胶衬底、固化胶-柔性基底或胶黏层-柔性基底复合衬底，聚合物衬底可以根据不同场景进行选择，选择固化胶或胶黏层作为纳米金属线部分嵌入的主体，一方面固化胶或胶黏层作为导电薄膜不可或缺的部分，有效利用现有的结构对纳米金属线进行抗氧化与耐腐蚀的保护，另外固化胶与胶黏层能够不影响整体的透光性。胶黏层包括聚乙烯醇、交联聚丙烯酸酯、丙烯酸、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化钛与铯溶胶凝胶、环氧树脂、聚环氧乙烷、明胶、聚乙烯亚胺、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟基丁基甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基纤维素和乙基羟乙基纤维素中的一种或多种。柔性基底为光学透明薄膜，所述的光学透明薄膜，包括聚酯类和聚乙烯类，所述的聚酯类包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸脂、聚甲醛树酯、聚醚砜树脂，所述的聚乙烯类包括聚乙烯、聚乙烯醇。固化胶，包括环氧树脂、聚酰亚胺、聚乙烯醇、丙烯酸树脂、氰基丙烯酸酯、聚氨酯树脂、UV固化胶中的一种或多种。硫醇包括有正丙基硫醇、异丙基硫醇、叔丁基硫醇、正丁基硫醇、特丁基硫醇、异戊基硫醇、正戊基硫醇、正己基硫醇、正辛基硫醇、叔壬基硫醇、正十二烷基硫醇、十二烷基硫醇、十四烷基硫醇、十六烷基硫醇、五氧杂十六烷-1-硫醇、十八烷基硫醇、五氧杂十九烷-1-硫醇、十氧杂三十一烷-31-硫醇、八氧杂二十五烷-25-硫醇、七氧杂二十二烷-22-硫醇、六氧杂十九烷-1-硫醇、五氧杂十六烷-1-硫醇和四氧杂十三烷-13-硫醇、苯乙基硫醇中的一种或多种。纳米金属线包括金纳米金属线、银纳米金属线、铜纳米金属线、合金纳米金属线中的一种或多种，纳米金属线可以根据需要上述的一种或多种，优选为导电性能最好的银纳米金属线。一种纳米金属线透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：S1.在刚性玻璃，或为柔性基底所构成的临时衬底上形成纳米金属线交联网络，涂布固化胶固化，固化胶固化的方式可以选择常温固化、热固化或者紫外固化方式，具体视选择的固化胶固化特性，将整体剥离剥离形成固化胶衬底-纳米金属线，此时固化胶与纳米金属线间具有部分嵌入的结构，部分纳米金属线裸露在外。S2.利用提拉浸渍、狭缝涂布或气相沉积法的方法，用硫醇对纳米金属线修饰，在纳米金属线表现形成保护层，整体形成硫醇保护层-纳米金属线-固化胶衬底结构。一种纳米金属线透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：S1.在临时衬底上形成纳米金属线交联网络，再与涂布有固化胶的柔性基底贴合，固化后剥离形成纳米金属线-固化胶-柔性基底；这样做的目的是为了制造出不同的聚合物衬底，也对要形成不同的聚合物衬底的方法进行启示，即直接形成需要的衬底或者是直接贴合所需要不同材料层，进行衬底的制造。S2.利用提拉浸渍、狭缝涂布或气相沉积法的方法，用硫醇对纳米金属线修饰，在纳米金属线表现形成保护层，形成硫醇保护层-纳米金属线-固化胶-柔性基底结构。以上两种制备方法适合在工业上对本专利技术进行大批量的生产，生产工序清晰，能够满足工业生产需要，能够进行快速的批量生产。一种纳米金属线透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，其制备过程为：将纳米金属线混合溶液倒置在柔性基底上，直接形成具有高稳定性的部分嵌入胶黏层的纳米金属线复合薄膜，所述的纳米金属线混合溶液包括胶黏剂、纳米金属线、硫醇和溶剂。本方法的制备是通过混合纳米金属线以及胶黏剂，硫醇和溶剂在混合溶液中，直接倒入柔性基底中形成导电薄膜，因为在完全混合并倒出后，因胶黏剂较重，会与在下部纳米金属线以及柔性基底粘合，而在上部裸露出的纳米金属线则被硫醇进行修饰，完成了对整体纳米金属线的保护。本方法能够方便携带以及进行实验室以及小批量地生产出高稳定的纳米金属线薄膜，具有较大的灵活性以及可操作性。本专利技术提出一种纳米金属线透明导电薄膜，能够使得纳米金属线裸露在外的部分通过硫醇修饰形成单分子保护层，以增强纳米金属线的抗氧化与腐蚀能力。而嵌入保护层的纳米金属线则由保护层进行保护。整体专利技术所提出的保护纳米金属线的技术基于两个方面：（1）胶黏剂或固化剂作为保护基质，同时也增强粘附性能；（2）硫醇单分子层对纳米金属线裸露部分的钝化作用进一步提高了薄膜稳定性。硫醇单分子层优势在于其纳米级别的厚度，使其对薄膜的柔韧性、电导率、和透光率几乎没有影响。完美解决了目前透明导电薄膜所存在的不能兼顾纳米金属线稳定性，透光率，电导性和粘附性的难题，对现阶段的技术瓶颈实现了突破。附图说明图1为本专利技术一种纳米金属线透明导电薄膜的纳米银线部分嵌入固化胶的扫描电镜图。图2为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米金属线透明导电薄膜，其特征在于，该薄膜的结构为硫醇保护层‑纳米金属线‑聚合物衬底，所述的纳米金属线部分嵌入聚合物衬底内。

【技术特征摘要】
1.一种纳米金属线透明导电薄膜，其特征在于，该薄膜的结构为硫醇保护层-纳米金属线-聚合物衬底，所述的纳米金属线部分嵌入聚合物衬底内。2.根据权利要求1所述的一种纳米金属线透明导电薄膜，其特征在于，所述的聚合物衬底为固化胶衬底、固化胶-柔性基底或胶黏层-柔性基底复合衬底。3.根据权利要求2所述的一种纳米金属线透明导电薄膜，其特征在于，所述的胶黏层包括聚乙烯醇、交联聚丙烯酸酯、丙烯酸、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化钛与铯溶胶凝胶、环氧树脂、聚环氧乙烷、明胶、聚乙烯亚胺、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟基丁基甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基纤维素和乙基羟乙基纤维素中的一种或多种。4.根据权利要求2所述的一种纳米金属线透明导电薄膜，其特征在于，所述的柔性基底为光学透明薄膜，所述的光学透明薄膜，包括聚酯类和聚乙烯类，所述的聚酯类包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸脂、聚甲醛树酯、聚醚砜树脂，所述的聚乙烯类包括聚乙烯、聚乙烯醇。5.根据权利要求2所述的一种纳米金属线透明导电薄膜，其特征在于，所述的固化胶，包括环氧树脂、聚酰亚胺、聚乙烯醇、丙烯酸树脂、氰基丙烯酸酯、聚氨酯树脂、UV固化胶中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的一种纳米金属线透明导电薄膜，其特征在于，所述的硫醇包括有正丙基硫醇、异丙基硫醇、叔丁基硫醇、正丁基硫醇、特丁基硫醇、异戊基硫醇、正戊基硫醇、正己基硫醇、正辛基硫醇、叔壬基硫醇、正十二烷基硫醇、十二烷基硫醇、十四烷基硫醇、十六烷基硫醇、五氧杂十六烷-1-硫醇、十八烷基硫醇、五氧杂十九烷-1-硫醇、十氧杂三十一烷-31-硫醇、八氧杂二十五烷-25-硫醇、七氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨柏儒，刘贵师，许钰旺，许多桦，谢汉萍，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44