本发明专利技术公开一种用于制备高性能纳米银线透明导电薄膜的卷对卷制程方法，依次包括放卷模块、涂布模块、复合模块以及收卷模块，所述的涂布模块依次包括表面处理模块、涂布装置及导电性增强模块，所述的复合模块依次包括固化胶复合模块、固化模块及剥离模块。本发明专利技术提出一种制备高性能纳米银线导电薄膜的卷对卷制程，手段简单，成本低廉，能够实现高性能柔性透明导电薄膜的大面积生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及透明导电领域，更具体地，涉及一种用于制备高性能纳米银线透明导电薄膜的卷对卷制程方法。
技术介绍
透明导电薄膜是一种兼备高导电及可见光波段高透明特性的基础光电材料，广泛应用于显示器、发光器件、太阳能电池、传感器、柔性触摸屏等光电显示领域，具有广泛的商业应用前景。传统的透明导电薄膜基于氧化铟锡材料，尽管基于此项材料的显示光电制造技术已经相当成熟，然而由于氧化铟锡含有稀有材料，造成其成本较高；而且氧化铟锡薄膜的柔韧性很差，不能用于制备柔性显示器，在应用方面受到极大限制。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、金属纳米线/球、碳纳米管以及有机高分子导电材料等，其中纳米银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，成为最有可能替代传统ITO透明电极的材料。尽管目前在实验室已经有多种技术路线能够用于增强纳米银线薄膜的导电性和稳定性，包括引入金属氧化物、导电高分子，高压、高温、激光熔接，引进黏附剂等，由于成本过高或者本身难以兼容卷对卷制程，关于这一系列技术在产业化上的推进仍处于初级阶段；而目前尽管已经有商业化的纳米银线导电薄膜，其在导电性、透光性和稳定性方面与实验室研发的纳米银线导电薄膜仍存在较大差距；中国专利CN 205044039专利技术了卷对卷浸渍系统，用于实现柔性透明导电膜的镀膜和清洗，然而未提及如何提升透明导电薄膜特性；中国专利CN 104900302提出一种热压工艺使纳米银线镶嵌于透明高分子薄膜表面增强其导电性；中国专利CN 102522145提出引进增粘层的方式增强纳米银线导电性；但以上两个专利并未提及如何将这些增强透明导电薄膜特性手段应用于大面积量产技术；总之，目前尚没有明确的技术或结论表明如何在卷对卷制程上实现高性能柔性透明纳米导电薄膜的制备。
技术实现思路
鉴于现有技术知识的不足，本专利技术提出一种用于制备高性能纳米银线透明导电薄膜的卷对卷制程方法。结合卷对卷制程实现高性能的透明纳米导电薄膜的大面积生产，需要在卷对卷制程中引入多个模块以增强透明导电薄膜性能，包括光电特性、机械特性、稳定性等。这些模块至少应该包含收放卷模块、表面处理模块、涂布模块、导电性增强模块、复合模块、固化模块、剥离模块（图1）。本专利技术首先提供一种用于制备高性能纳米银线透明导电薄膜的卷对卷制程方法，所涉及的模块，依次包括放卷模块、涂布模块、复合模块以及收卷模块，所述的涂布模块依次包括表面处理模块、涂布装置及导电性增强模块，所述的符合模块依次包括固化胶复合模块、固化模块及剥离模块。所述的放卷模块和涂布模块之间设有张力辊，对薄膜的速度和张力进行控制。所述的表面处理模块包括UV臭氧处理装置、电晕处理装置或提拉浸渍装置，所述的导电性增强模块包括机械压合装置或光烧结装置。所述的固化胶复合模块依次为气相沉积装置或浸渍提拉装置、固化胶涂布或者固化胶涂布-压合装置。所述的固化模块为热固化装置或紫外固化装置。本专利技术提供的技术路线分以下几个步骤进行（图2）：s1.放卷方向为衬底的前进方向，首先由表面处理模块对衬底进行第一次表面改性；以改善薄膜润湿性，同时为s3所述第二次表面处理提供可接枝的羟基基团；s1中所述衬底的前进速度由收放卷模块控制，衬底的张力恒定由张力辊控制；优选的，薄膜的运行速度为0-8 m/min，薄膜的张力控制在20-120 N；s2.对s1所述的衬底进行纳米银线涂布，并对涂布完成后的薄膜进行导电性增强处理，包含机械压合、脉冲光熔接或者微波熔接等；形成衬底-纳米银线薄膜；优选地，本专利技术采用涂布方法为迈耶棒涂布，所述迈耶棒的湿膜厚度范围在4-20 um；涂布速度为0-8 m/min；所述的衬底为柔性衬底，包含但不仅限于：聚丙烯酸酯类，如聚甲基丙烯酸酯，聚丙烯腈，聚乙烯醇；聚酯类，如聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸脂、聚甲醛树酯；芳香族聚合物，如聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺酸、聚醚酰亚胺、聚苯醚、聚氨酯、环氧树脂等；所述的机械压合，优选地，压合的温度控制在40-80℃之间，压合压力控制在60-100 N之间；压合的目的在于形成接触良好的衬底-纳米银线导电薄膜，所述接触性能良好，其特征在于纳米银线-纳米银线、纳米银线-衬底之间形成紧密的交联网络结构；s3.对s2所述压合后的纳米银线薄膜进行第二次表面处理，选择性的改变纳米银线和衬底的亲疏水性；所述的表面处理为对衬底-纳米银线表面进行选择性接枝改性，接枝后使衬底表面疏水，而纳米银线的亲疏水性几乎未受影响；s3所述的接枝方法包括提拉法浸渍涂布或气相沉积法。优选地，我们配制一定浓度的硅氧烷溶液，将衬底-纳米银线复合薄膜以一定的速度通过溶液池；或者通过气相沉积的方法将薄膜涂布有纳米银线的一面置于硅氧烷溶液上方进行蒸发；最终在衬底-纳米银线复合薄膜上未被纳米银线覆盖的地方形成一层疏水的单分子层；所述的有机硅化合物一端带有可水解的基团，另一端带有疏水基团；可水解的基团与衬底表面的羟基键合接枝，外露的疏水集团使衬底疏水；由于纳米银线上没有羟基，所以不会被接枝；通过这一选择性亲疏水处理过程便于固化胶与衬底剥离；所述的有机硅化合物，其特征在于所述的可水解基团，包含但不仅限于-Cl、-OCH3、 -OC2H5、 -OC2H4OCH3、 -OSi(CH3)3 或CH3COO-，优选为-Cl，所述的疏水基团为-CH3或-CF3。s4.直接在上述表面改性后的衬底-纳米银线上涂布固化胶，经过固化模块后将纳米银线与原衬底剥离，而形成部分内嵌入固化胶内部的固化胶-纳米银线复合薄膜结构；或者预先在目标衬底上涂布固化胶，将涂布有固化胶的目标衬底与经由s3改性后的衬底-纳米银线薄膜压合，经过固化模块后将纳米银线与原衬底剥离，并部分内嵌至固化胶内部形成目标衬底-固化胶-纳米银线复合薄膜结构；s4中所述的固化胶包含但不仅限于环氧树脂、聚酰亚胺、聚乙烯醇、明胶、羟丙基甲基纤维素、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；所述固化方式为常温固化、加热固化或者UV固化；s5.收卷即得到权利要求1所述高性能纳米银线透明导电薄膜。所述的透明导电薄膜，本专利技术所采用的导电基质为纳米银线，但可采用的导电基质不仅限于此，事实上应该还包含但不限于Au、Ag、Cu、Fe、Ni、Co、或合金纳米金属线、及其混合材料。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：1. 通过引入选择性的表面处理，对衬底表面接枝疏水集团，使其疏水性增强，有利于固化胶-纳米银线与衬底分离；2. 通过引进固化胶涂布、复合、固化和剥离模块，形成纳米银线部分内嵌的复合薄膜结构，增强了纳米银线的稳定性和导电性；3. 本专利技术提出一种制备高性能纳米银线导电薄膜的卷对卷制程，手段简单，成本低廉，能够实现高性能柔性透明导电薄膜的大面积生产。附图说明图1为卷对卷制程流程图；图2为卷对卷制程示意图；图3为纳米银线涂布过程示意图；图4和图5为复合模块示意图；图6为PET-AgNW 示意图；图7为经过涂布模块后PET-AgNW结构SEM图；图8为环氧树脂-纳米金属线-PET薄膜结构；图9为PET-NOA-纳米金属线-PET复合薄膜结构；图10为纳米金属线-环氧树脂复合薄膜结构；图11为纳米金属线本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于制备高性能纳米银线透明导电薄膜的卷对卷制程方法，其特征在于，依次包括放卷模块、涂布模块、复合模块以及收卷模块，所述的涂布模块依次包括表面处理模块、涂布装置及导电性增强模块，所述的复合模块依次包括固化胶复合模块、固化模块及剥离模块。
【技术特征摘要】
1.一种用于制备高性能纳米银线透明导电薄膜的卷对卷制程方法，其特征在于，依次包括放卷模块、涂布模块、复合模块以及收卷模块，所述的涂布模块依次包括表面处理模块、涂布装置及导电性增强模块，所述的复合模块依次包括固化胶复合模块、固化模块及剥离模块。2.根据权利要求1所述的用于制备高性能纳米银线透明导电薄膜的卷对卷制程方法，其特征在于，所述的放卷模块和涂布模块之间设有张力辊。3.根据权利要求1所述的用于制备高性能纳米银线透明导电薄膜的卷对卷制程方法，其特征在于，所述的表面处理模块可包含UV臭氧处理装置、电晕装置或提拉浸渍装置，所述的导电性增强模块包括机械压合装置、光烧结装置或者微波熔接装置。4.根据权利要求1所述的用于制备高性能纳米银线透明导电薄膜的卷对卷制程方法，其特征在于，所述的固化胶复合模块依次为气相沉积装置或浸渍提拉装置、固化胶涂布或者固化胶涂布-压合装置。5.根据权利要求1所述的用于制备高性能纳米银线透明导电薄膜的卷对卷制程方法，其特征在于，所述的固化模块为热固化装置或紫外固化装置。6.根据权利要求1所述的一种用于制备高性能纳米银线透明导电薄膜的卷对卷制程方法，其特征在于，s1.放卷方向为衬底的前进方向，首先由如权利要求3所述表面处理模块对衬底进行第一次表面改性，改善薄膜润湿性，同时为s3所述第二次表面处理提供可接枝的羟基基团；s2.对s1所述的衬底进行纳米银线涂布，并对涂布完成后的薄膜经由如权利要求3所述的导电性增强模块进行导电性增强处理，形成衬底-纳米银线薄膜；s3.对s2所述导电性增强处理后的纳米银线薄膜进行第二次表面处理，选择性的改变纳米银线和衬底的亲疏水性；s4.直接在s3改性后的衬底-纳米银线上涂布固化胶，经过固化模块后将纳米银线与原衬底剥离，而形成部分内嵌入固化胶内部的固化胶-纳米银线复合薄膜结构；或者预先在目标衬底上涂布固化胶，将涂布有固化胶的目标衬底与经由s3改性后的衬底-纳米银线薄膜贴合，经过剥离模块后将纳米银线与原衬底剥离，形成目标衬底...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨柏儒，刘贵师，许钰旺，陈鹏，谢汉萍，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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