一种金属纳米线膜的制备方法以及导电元件技术

本发明专利技术涉及一种金属纳米线膜的制备方法，该方法包括以下步骤：提供一基底，并在所述基底的一表面预先形成一金属层；提供一具有多个微孔的碳纳米管复合结构，该碳纳米管复合结构包括一碳纳米管结构以及一包覆于该碳纳米管结构表面的保护层，且该碳纳米管结构包括多个沿同一方向择优取向延伸的碳纳米管；以该碳纳米管复合结构为掩模干法刻蚀所述金属层，从而在所述基底的表面形成一金属纳米线膜；以及去除所述碳纳米管复合结构。本发明专利技术还涉及一种采用该方法制备的导电元件。本发明专利技术提供的金属纳米线膜的制备方法，采用碳纳米管复合结构作为掩模，且与干法刻蚀工艺相结合，该方法工艺简单，可以大面积制备金属纳米线膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米材料及纳米
，尤其，涉及一种金属纳米线膜及其制备方法。
技术介绍
现有的透明导电层通常为图案化的铟锡氧化物层(ITOLayer)、碳纳米管膜(CNTFilm)、以及金属网(MetalMesh)等。其中，金属网由于具有较好的柔韧性和导电性，受到广泛的关注。现有技术制备金属网的方法通常需要制备专门的掩模，其工艺复杂，成本较高。而且，由于工艺限制，现有技术制备的金属网的线宽通常为几十微米，当应用于小尺寸电子设备，例如手机、平板电脑时，肉眼就可以看见金属网的金属线。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种具有更小线宽的金属纳米线膜以及工艺简单，成本低廉的制备方法。一种金属纳米线膜的制备方法，该方法包括以下步骤：提供一基底，并在所述基底的一表面预先形成一金属层；提供一具有多个微孔的碳纳米管复合结构，该碳纳米管复合结构包括一碳纳米管结构以及一包覆于该碳纳米管结构表面的保护层，且该碳纳米管结构包括多个沿同一方向择优取向延伸的碳纳米管；以该碳纳米管复合结构为掩模干法刻蚀所述金属层，从而在所述基底的表面形成一金属纳米线膜；以及去除所述碳纳米管复合结构。一种导电元件，其包括：一基底，该基底具有一表面；以及一设置于该基底表面的金属纳米线膜；其中，所述金属纳米线膜包括多个平行且间隔设置的金属纳米线束，每个金属纳米线束包括多个平行设置的金属纳米线；且每个金属纳米线束中的相邻金属纳米线之间的距离小于相邻的金属纳米线束之间的距离相较于现有技术，本专利技术提供的金属纳米线膜的制备方法，采用碳纳米管复合结构作为掩模，且与干法刻蚀工艺相结合，该方法工艺简单，可以大面积制备金属纳米线膜。附图说明图1为本专利技术实施例提供的金属纳米线膜的制备方法的流程图。图2为图1的碳纳米管复合结构的沿线II-II的截面图。图3为本专利技术采用的碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。图4为本专利技术采用的非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。图5为本专利技术采用的扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。图6为本专利技术实施例提供的碳纳米管复合结构的扫描电镜照片。图7为本专利技术实施例提供的包覆有氧化铝层的单根碳纳米管的透射电镜照片。图8为本专利技术实施例采用的碳纳米管拉膜经过激光扫描处理之后的扫描电镜照片。图9-10为本专利技术实施例1制备的金属纳米线膜的扫描电镜照片。图11为本专利技术实施例1制备的金属纳米线膜的金属纳米线的扫描电镜照片。图12为本专利技术实施例1制备的金属纳米线膜的透光率和电阻的测试结果。图13为本专利技术实施例2制备的金属纳米线膜的扫描电镜照片。图14为本专利技术实施例2制备的金属纳米线膜的结构示意图。图15为图14的金属纳米线膜的金属纳米线束的XV部分的放大图。图16为本专利技术实施例3制备的金属纳米线膜的扫描电镜照片。图17为本专利技术实施例3制备的金属纳米线膜的结构示意图。图18为本专利技术实施例3制备的金属纳米线膜的透光率和电阻的测试结果。图19为本专利技术实施例4制备的金属纳米线膜在加热条件下的电阻随时间变化的测试结果。图20为本专利技术实施例4制备的金属纳米线膜在加热条件下的电阻随温度变化的测试结果。图21为本专利技术实施例5制备的金属纳米线膜的扫描电镜照片。图22为本专利技术实施例5制备的金属纳米线膜的透光率和电阻的测试结果。图23为本专利技术实施例6制备的金属纳米线膜的扫描电镜照片。图24为本专利技术实施例6制备的金属纳米线膜的透光率和电阻的测试结果。图25为本专利技术实施例7制备的金属纳米线膜的扫描电镜照片。图26为本专利技术实施例7制备的金属纳米线膜的透光率和电阻的测试结果。图27为本专利技术实施例8制备的金属纳米线膜的扫描电镜照片。图28为本专利技术实施例8制备的金属纳米线膜的透光率和电阻的测试结果。图29为本专利技术实施例9制备的金属纳米线膜在加热条件下的电阻随温度变化的测试结果。图30为本专利技术实施例9制备的金属纳米线膜在加热条件下的电阻随时间变化的测试结果。图31为本专利技术实施例10制备的金属纳米线膜在加热条件下的电阻随温度变化的测试结果。图32为本专利技术实施例10制备的金属纳米线膜在加热条件下的电阻随时间变化的测试结果。主要元件符号说明导电元件10,20基底100表面101金属层102金属纳米线膜104金属纳米线束106金属纳米线107,108碳纳米管复合结构110碳纳米管结构112保护层114微孔116如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式下面将结合附图及具体实施例，对本专利技术提供的金属纳米线膜及其制备方法作进一步的详细说明。为了便于理解，本专利技术先介绍金属纳米线膜的制备方法。请参阅图1以及图2，本专利技术实施例提供一种大面积制备金属纳米线膜104的方法，其包括以下步骤：步骤S10，提供一基底100，并在所述基底100的一表面101预先形成一金属层102；步骤S20，提供一具有多个微孔116的碳纳米管复合结构110，该碳纳米管复合结构110包括一碳纳米管结构112以及一包覆于该碳纳米管结构112表面的保护层114，且该碳纳米管结构112包括多个沿同一方向择优取向延伸的碳纳米管；步骤S30，在所述金属层102表面设置上述具有多个微孔116的碳纳米管复合结构110，从而使的所述金属层102部分暴露；步骤S40，以该碳纳米管复合结构110为掩模干法刻蚀所述金属层102，从而在所述基底100的表面101形成一金属纳米线膜104；以及步骤S50，去除所述碳纳米管复合结构110。所述步骤S10中，所述基底100主要起支撑的作用，其可以为一曲面型或平面型的结构。所述基底100可以具有适当的透光度也可以不透明。该基底100可以由硬性材料或柔性材料形成。具体地，所述硬性材料可选择为玻璃、石英、金刚石、塑料、二氧化硅、氮化硅、氮化镓或砷化镓等。所述柔性材料可选择为聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯(PE)、聚酰亚胺(PI)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚酯材料，或聚醚砜(PES)、纤维素酯、聚氯乙烯(PVC)、苯并环丁烯(BCB)或丙烯酸树脂等材料。优选地，所述基底100为玻璃片、石英片或聚合物膜等透明基底，且所述基底100的透光度在75％以上。更优选地，所述基底100的透光度在90％以上。可以理解，形成所述基底100的材料并不限于上述列举的材料，只要能使基底100起到支撑的作用即可。在一个实施例中，所述基底100为一平面型的玻璃板。所述金属层102的材料不限，可以为金、银、铜、铁、铝、镍以及铬中的一种或多种，只要可通过现有的方法如电子束蒸镀法、磁控溅射法或原子层沉积法等沉积于所述基底100表面101，并可通过干法刻蚀的方法形成图案即可。所述金属层102的尺寸和厚度不限，可以根据需要选择。优选地，所述金属层102的厚度小于100纳米。更优选地，所述金属层102的厚度小于50纳米。在一个实施例中，所述金属层102为一厚度为10纳米的金层，且该金层覆盖于所述基底100的整个表面101。在所述步骤S20中，所述碳纳米管结构112包括多个有序排列且交叉设置的碳纳米管从而形成多个微孔，所述保护层114包覆于该多个碳纳米管的表面。优选地，所述保护层114包覆于每个碳纳米管的整个表面。所述多个碳纳米管通过范德华力紧密连接从而使该碳纳米管结构112及碳纳米管复合结构110形成一自支撑结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属纳米线膜的制备方法，该方法包括以下步骤：提供一基底，并在所述基底的一表面预先形成一金属层；提供一具有多个微孔的碳纳米管复合结构，该碳纳米管复合结构包括一碳纳米管结构以及一包覆于该碳纳米管结构表面的保护层，且该碳纳米管结构包括多个沿同一方向择优取向延伸的碳纳米管；以该碳纳米管复合结构为掩模干法刻蚀所述金属层，从而在所述基底的表面形成一金属纳米线膜；以及去除所述碳纳米管复合结构。

【技术特征摘要】
1.一种金属纳米线膜的制备方法，该方法包括以下步骤：提供一基底，并在所述基底的一表面预先形成一金属层；提供一具有多个微孔的碳纳米管复合结构，该碳纳米管复合结构包括一碳纳米管结构以及一包覆于该碳纳米管结构表面的保护层，且该碳纳米管结构包括多个沿同一方向择优取向延伸的碳纳米管；以该碳纳米管复合结构为掩模干法刻蚀所述金属层，从而在所述基底的表面形成一金属纳米线膜；以及去除所述碳纳米管复合结构。2.如权利要求1所述的金属纳米线膜的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管结构包括一碳纳米管膜；该碳纳米管膜中的碳纳米管平行于所述碳纳米管膜的表面且沿同一方向择优取向延伸，在延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连从而使该碳纳米管膜形成一自支撑结构。3.如权利要求2所述的金属纳米线膜的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管结构包括多个层叠设置的碳纳米管膜；且相邻的两个碳纳米管膜中碳纳米管的延伸方向成一α角度，0°≤α≤90°。4.如权利要求2所述的金属纳米线膜的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管复合结构通过以下方法制备：首先，将所述碳纳米管膜至少部分悬空设置；然后，在所述碳纳米管膜表面沉积保护层。5.如权利要求4所述的金属纳米线膜的制备方法，其特征在于，所述保护层包覆于每个碳纳米管的整个表面，且所述保护层的厚度为3纳米～20纳米。6.如权利要求4所述的金属纳米线膜的制备方法，其特征在于，所述保护层的材料为金属氧化物、金属硫化物以及非金属氧化物中的一种或多种。7.如权利要求4所述的金属纳米线膜的制备方法，其特征在于，所述在所述碳纳米管膜表面沉积保护层的步骤之前进一步包括：采用一激光沿着该碳纳米管膜中的碳纳米管的延伸方向进行扫描。8.如权利要求7所述的金属纳米线膜的制备方法，其特征在于，所述激光的功率密度大于0.053×1012瓦特/平方米，且所述激光的光斑直径为10微米～100微米。9.如权利要求1所述的金属纳米线膜的制备方法，其特征在于，所述以该碳纳米管复合结构为掩模干法刻蚀所述金属层的步骤包括：将所述具有多个
\t微孔的碳纳米管复合结构设置在所述金属层表面，从而使所述金属层部分暴露。10.如权利要求1所述的金属纳米线膜的制备方法，其特征在于，所述干法刻蚀所述金属层的...

【专利技术属性】
技术研发人员：金元浩，李群庆，范守善，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11