基于激光切割胶体薄膜技术的柔性透明导电膜及制备方法技术

基于激光切割胶体薄膜技术的柔性透明导电膜及制备方法，涉及一种柔性透明导电膜。柔性透明导电膜包括有柔性透明薄膜基底材料，柔性透明薄膜上表面磁控溅射WO3种子层和金属网格导电层，金属网格导电层外表面复合一层透明保护膜。制备时，分别使用无水乙醇和去离子水清洗柔性透明基底薄膜后干燥；在基底薄膜上涂布配制好的胶体溶液形成湿膜后，加热烘干，形成干燥的胶体薄膜；通过激光切割机切割胶体薄膜；在薄膜上溅射WO3膜和银膜，得导电层；将磁控溅射好的薄膜浸没于无水乙醇中，去掉胶体模板，得到金属网格透明导电膜；将经过无水乙醇清洗的金属网格透明导电膜进行干燥处理，在金属网格透明导电膜的导电面覆盖一层保护膜进行收卷。

Flexible transparent conductive film based on laser cutting colloidal film technology and its preparation method

A flexible transparent conductive film based on laser cutting colloidal film technology and a preparation method thereof relate to a flexible transparent conductive film. Flexible transparent conductive film includes flexible transparent film substrate material, WO 3 sub-layers and metal grid conductive layer on the surface of flexible transparent film by magnetron sputtering, and a transparent protective film on the outer surface of metal grid conductive layer. During the preparation, the flexible transparent base film is washed with absolute ethanol and deionized water respectively and dried; the prepared colloidal solution is coated on the base film to form a wet film, then heated and dried to form a dry colloidal film; the colloidal film is cut by laser cutting machine; the conductive layer is obtained by sputtering WO3 film and silver film on the film; and the magnetron sputtered film is immersed in anhydrous ethanol. The transparent conductive film of metal grid was obtained by removing colloidal template. The transparent conductive film of metal grid cleaned by absolute ethanol was dried and rolled up by covering a protective film on the conductive surface of transparent conductive film of metal grid.

【技术实现步骤摘要】
基于激光切割胶体薄膜技术的柔性透明导电膜及制备方法
本专利技术涉及一种柔性透明导电膜，尤其是涉及可实现透明导电膜的低成本、大面积、形貌可控制备的基于激光切割胶体薄膜技术的柔性透明导电膜及其制备方法。
技术介绍
电子设备与人们的生活息息相关，随着电子产品向轻型化，小型化、集成化方向的不断发展，可弯曲甚至可穿戴的柔性电子元器件正在日益成为科学研究和制造技术研发的热点。柔性透明导电膜由于具有重量轻、柔性好、抗冲击、成本低、方便运输，更加适合卷对卷的大面积生产等优点，便于应用于轻便，可移动的户外设备中，具有更强的竞争力，被广泛用于柔性触摸屏、显示屏、加热膜、电致变色智能窗、柔性光伏以及储能器件等产品中。因此，可控的、低成本的大面积研制柔性透明导电膜将会为柔性电子器件的发展起到至关重要的作用。而目前，市场上的透明导电薄膜主要是以氧化铟锡(ITO)为靶材，通过直接磁控溅射的方法制备透明导电膜。然而，ITO目前在柔性电子器件的发展中，已经面临行业发展瓶颈，由于其质脆、易碎、储量少、价格昂贵等一些无法解决的问题导致这种材料逐渐开始走下这一领域。随着柔性和可穿戴电子设备的快速发展，传统的刚性导电膜已经不能满足于市场的需求，因此急需一种新型的柔性导电膜的制备方法，可以简单低成本大面积且准确的实现这一功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对目前的传统ITO导电膜质脆、易碎、价格昂贵等缺点，提供一种高透光、耐弯折、高导电的基于激光切割胶体薄膜技术的柔性透明导电膜及制备方法。所述基于激光切割胶体薄膜技术的柔性透明导电膜包括有柔性透明薄膜基底材料，柔性透明薄膜上表面磁控溅射WO3种子层和金属网格导电层，所述金属网格导电层外表面复合一层透明保护膜。所述柔性透明薄膜基底材料可采用PET、PVC、TPU等中的一种，柔性透明薄膜基底材料的厚度可为20～200μm；所述WO3种子层的厚度可为10～50nm；所述金属网格导电层可采用微米级金属网格导电层；所述微米级金属网格导电层的线宽度可以调节，宽度可达到40～200μm的范围；微米级金属网格的图案可采用三角形、矩形、六边形等图案；所述微米级金属网格层与PET基底材料之间磁控溅射一层10～50nm厚的WO3种子层；所述微米级金属网格层的覆盖面积小于柔性透明薄膜的总面积的20％；所述微米级金属网格层可选自银、铜、ITO、FTO等中的至少一种；所述微米级金属网格层的厚度可为100～900nm；所述透明保护膜在透光率不低于80％的情况下，方阻值小于3Ω/sq，在500次的机械弯折下，方阻几乎不产生变化；所述透明保护膜可选自PET、PVC、PE等中的一种，透明保护膜的厚度可为20～100μm。所述基于激光切割胶体薄膜技术的柔性透明导电膜的制备方法包括以下步骤：1)分别使用无水乙醇和去离子水清洗柔性透明基底薄膜后干燥；在步骤1)中，所述干燥的温度可为60℃。2)在柔性透明基底薄膜上涂布配制好的胶体溶液形成湿膜；在步骤2)中，所述胶体溶液的配比可为TiO2粉末0.4～1.0g，无水乙醇溶液10ml，乙酸乙酯溶液0.3～0.9mL；所述湿膜的涂布量可为0.03ml/cm2。3)将步骤2)制备的湿膜加热烘干，形成一层干燥的胶体薄膜；在步骤3)中，所述烘干的温度可为60℃。4)通过激光切割机切割胶体薄膜，切割胶体薄膜而又不损伤透明基底薄膜；5)通过磁控溅射技术在步骤4)中所得的薄膜上溅射一层WO3膜和一层银膜，得到导电层；在步骤5)中，所述WO3膜的厚度可为30nm，银膜的厚度可为300nm。6)将步骤5)磁控溅射好的薄膜浸没于无水乙醇中，超声清洗，去掉胶体模板，得到金属网格透明导电膜；7)将经过无水乙醇清洗的金属网格透明导电膜进行干燥处理，在金属网格透明导电膜的导电面覆盖一层保护膜进行收卷。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术制备的柔性透明导电膜相对于传统光刻导电膜而言，具有操作简单、成本低廉、无毒无害的优势；相对于传统的商用ITO导电膜而言，此方法制备的导电膜具有良好的机械柔性。本专利技术采用银来替代ITO导电，原料成本低，具有网格图案的间隙线宽线高可调等优点，并且所涉及到的制备方法可适用于生产线上的卷对卷式的大规模生产。附图说明图1为本专利技术所述基于激光切割胶体薄膜技术的柔性透明导电膜实施例的结构示意图。图2为本专利技术所述基于激光切割胶体薄膜技术的柔性透明导电膜的制备流程示意图。图3为本专利技术实施例1中所制备而得的金属网格透明导电膜的数码照片和光学显微镜图像。在图3中，(a)为所得透明导电膜的数码照片，(b)为光学显微镜图像。图4为本专利技术中的矩形网格形貌原理图(g表示线间距，2a表示线的宽度)。图5为本专利技术中的六边形网格形貌原理图(g表示线间距，2a表示线的宽度)。图6为本专利技术实施例2中所制备而得到的银金属网格柔性透明导电膜在曲率半径为0.2cm条件下的弯曲测试图。具体实施方式以下将结合附图和具体的实施方法对本专利技术作进一步说明。所描述的实施例仅为本专利技术实施例的一部分，而不是全部的实施例。图1为基于激光切割胶体薄膜技术的柔性透明导电膜的结构示意图，导电膜结构图中从下至上依次为L1柔性透明基底薄膜、L2种子层、L3导电层和L4保护膜。L1柔性透明基底薄膜为PET、PVC、TPU中任意一种或多种，薄膜厚度为20～200μm。优选厚度为50μm的PET薄膜。L2种子层为铬、三氧化钨中任意一种或多种，薄膜厚度为10～50nm，优选厚度为30nm的三氧化钨层。L3导电层为银、铜、ITO、FTO、铂中任意一种或多种，薄膜厚度为100～900nm，优选厚度为300nm的银导电层。导电层的图案为简单的三角形、矩形、六边形的一种或多种，优选六边形图案。导电层的图案线宽最小为40μm，线间距最小为50μm。L4保护膜为PET、PVC、PE中任意一种，薄膜厚度为20～100μm。优选厚度为50μm的PET薄膜。本专利技术还提供一种制备上述金属网格透明导电膜的制备方法，包括以下步骤：1)柔性透明基底薄膜的预处理：对基底材料分别用无水乙醇和去离子水清洗，干燥；2)胶体层的涂布：配制胶体溶液，将胶体溶液均匀的涂覆在基底薄膜的表面，干燥；胶体溶液的配比为TiO2粉末0.4～1.0g，无水乙醇溶液10ml，乙酸乙酯溶液0.3～0.9mL。3)切割胶体薄膜模板：使用激光切割机切割胶体薄膜，切割图案任意；4)导电层的制备：采用磁控溅射的方法先磁控溅射一层种子层以增强基底薄膜与导电层的结合性，然后再溅射一层导电层；5)去模板：薄膜浸没于无水乙醇中，超声清洗，去掉胶体模板；6)保护层的制备：使用覆膜机在金属网格透明导电膜的导电面覆盖一层保护膜进行收卷。优选的，步骤1)所述基底薄膜材料为厚度为50μm柔性透明的PET、PVC、TPU薄膜中任意一种。优选的，步骤1)所述干燥过程在温度为60℃，湿度10％的条件下进行。优选的，步骤2)所用的胶体溶液的配比为TiO2粉末0.5g，无水乙醇溶液10ml，乙酸乙酯溶液0.4ml。优选的，步骤2)所用涂覆的方式为喷涂、旋涂、刮涂中的一种。优选的，步骤2)所述干燥过程在温度为60℃，湿度20％的条件下进行。优选的，步骤3)激光切割的切割图案可以调节，可采用三角形、矩形、六边形图案中的一种，优选图案为六边形。优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于激光切割胶体薄膜技术的柔性透明导电膜，其特征在于包括有柔性透明薄膜基底材料，柔性透明薄膜上表面磁控溅射WO3种子层和金属网格导电层，所述金属网格导电层外表面复合一层透明保护膜。

【技术特征摘要】
1.基于激光切割胶体薄膜技术的柔性透明导电膜，其特征在于包括有柔性透明薄膜基底材料，柔性透明薄膜上表面磁控溅射WO3种子层和金属网格导电层，所述金属网格导电层外表面复合一层透明保护膜。2.如权利要求1所述基于激光切割胶体薄膜技术的柔性透明导电膜，其特征在于所述柔性透明薄膜基底材料采用PET、PVC、TPU中的一种。3.如权利要求1所述基于激光切割胶体薄膜技术的柔性透明导电膜，其特征在于所述柔性透明薄膜基底材料的厚度为20～200μm；所述WO3种子层的厚度为10～50nm。4.如权利要求1所述基于激光切割胶体薄膜技术的柔性透明导电膜，其特征在于所述金属网格导电层采用微米级金属网格导电层。5.如权利要求4所述基于激光切割胶体薄膜技术的柔性透明导电膜，其特征在于所述微米级金属网格导电层的线宽度为40～200μm；微米级金属网格的图案采用三角形、矩形、六边形图案。6.如权利要求4所述基于激光切割胶体薄膜技术的柔性透明导电膜，其特征在于所述微米级金属网格层与PET基底材料之间磁控溅射一层10～50nm厚的WO3种子层；所述微米级金属网格层的覆盖面积小于柔性透明薄膜的总面积的20％；所述微米级金属网格层选自银、铜、ITO、FTO中的至少一种；所述微米级金属网格层的厚度为100～900nm。7.如权利要求1所述基于激光切割胶体薄膜技术的柔性透明导电膜，其特征在于所述透明保护膜在透光率不低于80％的情况下，方阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭文熹，李腾，许子颉，刘向阳，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建,35