一种柔性透明电极的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种柔性透明电极的制备方法，所述方法将聚合物、有机溶剂以及无水醇类溶剂混合，制备铸膜液；将得到的铸膜液置于基板上形成液膜，再将所述覆有液膜的基板放置于空气中进行固化，形成带有多边形孔结构的聚合物薄膜；在得到的聚合物薄膜上沉积金属膜，得到涂覆有金属膜的聚合物薄膜；将得到的金属膜与所述聚合物薄膜分离，并用基底提取金属膜，得到柔性透明电极。所述方法制备的柔性透明电极透明度高，导电性能好，所述制备方法原料成本低廉，各步骤操作简便，工艺流程简单，有利于进行工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光电
，涉及一种电极的制备方法，尤其涉及一种柔性透明电极的制备方法。
技术介绍
柔性透明导电电极是各种电子器件，包括触摸屏、显示器、薄膜太阳能电池等重要组成部分。在光电器件领域中，无论是在产业应用还是基础研究方面都到了升级换代的关键时刻。目前商业上，透明导电电极一般采用金属氧化物，例如氧化铟锡(ITO)薄膜。然而，ITO价格昂贵，同时缺乏柔韧性，难拉伸，不合适应用于柔性透明电极。金属网结构电极具有较低的造价、优异的机械柔韧性、较高的透过率和导电性等优点。因此，最近这些年，基于金属网孔结构的透明电极研究开始得到一些学者的重点关注。金属网格的尺寸及线的宽度对柔性透明电极来说是两个非常重要的参数，其直接影响到电极的透明度和导电性能。当前制备柔性透明电极金属网格的方法主要有喷墨打印、纳米线涂覆、自龟裂、晶界光刻等。然而这些方法存在制备成本高、不适合大面积生产的缺点。因此从光电器件的制作成本和效能考虑，科研工作者们需要寻求一种简易高效的技术手段来制备金属网结构电极，以利于其在光电器件产业中的推广。CN105280840A公开了一种柔性透明点击及其制备方法，所述方法，通过在载体基板上涂覆聚合物溶液，形成聚合物膜；在所述聚合物膜上制备栅格图案的纳米金属墨水，通过高温退火处理形成金属栅格电极；在所述聚合物膜上具有金属栅格电极的一侧涂覆透明导电胶并烘干烧结；将所述聚合物膜、金属栅格电极和透明导电胶从载体基板上剥离下来，得到对应的柔性透明电极。在保证电极柔性的同时，极高的改善了透明导电膜的电导率、透过率和抗弯折性能。但是所述电极含有多层膜，结构复杂，且制备过程中需要纳米金属墨水，原料成本高，同时需经多次烧结，耗能高，工艺复杂。CN105895197A公开了一种柔性透明银网格复合电极及其制备方法，所述电极结构为：A/银网格/弹性基底。其中A可以是导电聚合物(PEDOT:PSS)、金属氧化物半导体(ZnO)及这些材料的二元复合物，基底是高弹性塑料，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、聚乙烯醇(PVA)、聚甲基硅氧烷(PDMS)、聚氨酯丙烯酸酯(PUA)及水凝胶等。其制作方法是将金属网格及A材料顺次喷墨打印到高弹性塑料基底上。由此制得的透明电极综合性能优异，具体表现为方阻低，透光率高，柔性好。但是喷墨打印方法设备复杂，设备维护困难，对原料要求高，难以进行工业化生产。因此，研究一种原料成本低廉，生产条件温和，工艺简单，且可工业化生产的方电阻小，透明度高柔性透明电极的方法尤为重要。
技术实现思路
针对现有技术生产的柔性透明电极透明低，原料成本高，生产工艺复杂，不适合工业化生产的问题，本申请提供了一种柔性透明电极的制备方法，所述方法原料成本低廉，生产条件温和，工艺简单，可以工业化生产，且生产出的电极方电阻低以及透明度好。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供了一种柔性透明电极的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)将聚合物、有机溶剂以及无水醇类溶剂混合，制备铸膜液；(2)将步骤(1)得到的铸膜液置于基板上形成液膜，再将所述覆有液膜的基板放置于空气中进行固化，形成带有多边形孔结构的聚合物薄膜；(3)在步骤(2)得到的聚合物薄膜上沉积金属膜，得到沉积有金属膜的聚合物薄膜；(4)将步骤(3)得到的金属膜与所述聚合物薄膜分离，并用基底提取金属膜，得到柔性透明电极。步骤(2)所述多边形孔包括四边形、五边形或六边形等的等边或非等边孔。所述制备方法通过呼吸图案法在聚合物的表面制备出孔隙率高以及孔间线宽窄的多边形孔结构，依据其孔与孔间的线宽作为模型，随后采用薄膜沉积技术在其表面沉积一层金属膜。在这过程中，孔的曲面有利于沉积中表面与内部金属膜的分离，使其能够形成完整的金属网格结构。以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。作为本专利技术优选地的技术方案，步骤(1)聚合物选自聚酰亚胺、聚己内酯、硝化纤维素、醋酸纤维素、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯及其嵌段共聚物中任意一种，进一步优选为聚甲基丙烯酸甲酯。优选地，步骤(1)所述有机溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷、二硫化碳或丙酮中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：二氯甲烷和三氯甲烷的组合、二氯甲烷和二硫化碳的组合、二氯甲烷和丙酮的组合、三氯甲烷和二硫化碳的组合、三氯甲烷和丙酮的组合、二硫化碳和丙酮的组合或二氯甲烷、三氯甲烷和丙酮的组合等，进一步优选为三氯甲烷。优选地，步骤(1)所述无水醇类溶剂选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇或异丁醇中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：甲醇和乙醇的组合、乙醇和正丙醇的组合、乙醇和异丙醇的组合、正丁醇和异丁醇的组合、乙醇和正丁醇的组合、正丙醇和正丁醇的组合或甲醇、乙醇和正丙醇的组合等，进一步优选为乙醇。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述混合的方法为先将聚合物溶解于有机溶剂中，再向其中加入无水醇类溶剂。优选地，所述聚合物溶解于有机溶剂中，使聚合物在有机溶剂中的浓度为40～120mg/mL，如40mg/mL、50mg/mL、60mg/mL、70mg/mL、80mg/mL、85mg/mL、90mg/mL、95mg/mL、100mg/mL、105mg/mL、110mg/mL、115mg/mL或120mg/mL等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内包含的其他未列举的数值同样适用，进一步优选为80～120mg/mL，特别优选为120mg/mL。优选地，所述无水醇类溶剂与有机溶剂体积比为(5～15):1，如5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、11:1、12:1、13:1、14:1或15:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内包含的其他未列举的数值同样适用，进一步优选为(8～10):1。优选地，所述溶解的方法为震荡溶解、搅拌溶解、超声溶解或加热溶解中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：振荡溶解和搅拌溶解的组合、搅拌溶解和超声溶解的组合、搅拌溶解和加热溶解的组合、超声溶解和加热溶解的组合或震荡溶解、搅拌溶解和加热溶解的组合等，进一步优选为搅拌溶解。优选地，所述溶解的时间为10～60min，如10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内包含的其他未列举的数值同样适用，进一步优选为20～40min，特别优选为30min。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(2)所述基板选自硅片、玻璃、金片、银片、聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯膜、硅橡胶或聚四氟乙烯中任意一种，进一步优选为玻璃。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(2)所述液膜的厚度为0.1～0.3mm，如0.1mm、0.11mm、0.12mm、0.15mm、0.18mm、0.2mm、0.22mm、0.25mm、0.28mm、0.29mm或0.3mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内包含的其他未列举的数值同样适用。优选地，步骤(2)所述空气的湿度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性透明电极的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将聚合物、有机溶剂以及无水醇类溶剂混合，制备铸膜液；(2)将步骤(1)得到的铸膜液置于基板上形成液膜，再将所述覆有液膜的基板放置于空气中进行固化，形成带有多边形孔结构的聚合物薄膜；(3)在步骤(2)得到的聚合物薄膜上沉积金属膜，得到沉积有金属膜的聚合物薄膜；(4)将步骤(3)得到的金属膜与所述聚合物薄膜分离，并用基底提取金属膜，得到柔性透明电极。

【技术特征摘要】
1.一种柔性透明电极的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将聚合物、有机溶剂以及无水醇类溶剂混合，制备铸膜液；(2)将步骤(1)得到的铸膜液置于基板上形成液膜，再将所述覆有液膜的基板放置于空气中进行固化，形成带有多边形孔结构的聚合物薄膜；(3)在步骤(2)得到的聚合物薄膜上沉积金属膜，得到沉积有金属膜的聚合物薄膜；(4)将步骤(3)得到的金属膜与所述聚合物薄膜分离，并用基底提取金属膜，得到柔性透明电极。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)所述聚合物选自聚酰亚胺、聚己内酯、硝化纤维素、醋酸纤维素、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯及其嵌段共聚物中任意一种，进一步优选为聚甲基丙烯酸甲酯；优选地，步骤(1)所述有机溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷、二硫化碳或丙酮中任意一种或至少两种的组合，进一步优选为三氯甲烷；优选地，步骤(1)所述无水醇类溶剂选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇或异丁醇中任意一种或至少两种的组合，进一步优选为乙醇。3.根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合的方法为先将聚合物溶解于有机溶剂中，再向其中加入无水醇类溶剂；优选地，所述聚合物溶解于有机溶剂中，使聚合物在有机溶剂中的浓度为40～120mg/mL，进一步优选为80～120mg/mL，特别优选为120mg/ml；优选地，所述无水醇类溶剂与有机溶剂体积比为(5～15):1，进一步优选为(8～10):1；特别优选为10:1；优选地，所述溶解的方法为震荡溶解、搅拌溶解、超声溶解或加热溶解中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为搅拌溶解；优选地，所述溶解的时间为10～60min，进一步优选为20～40min，特别优选为30min。4.根据权利要求1-3任一项所述制备方法，其特征在于，步骤(2)所述基板选自硅片、玻璃、金片、银片、聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯膜、硅橡胶或聚四氟乙烯中任意一种，进一步优选为玻璃。5.权利要求1-4任一项所述制备方法，其特征在于，步骤(2)所述液膜的厚度为0.1～0.3mm；优选地，步骤(2)所述空气的湿度为60...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭传飞，刘庆先，张建明，王燕，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44