提高碳纳米管导电膜化学掺杂稳定性的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高碳纳米管导电膜化学掺杂稳定性的方法，其包括：将掺杂试剂与能够在设定条件下固化的材料均匀混合，形成呈流体状的混合试剂，之后利用所述混合试剂对碳纳米管导电膜进行掺杂处理，其后进行固化处理，在碳纳米管透明导电膜表面形成保护层；或者，以掺杂试剂对碳纳米管导电膜进行掺杂处理后，再至少在碳纳米管导电膜表面施加呈流体状的、能够在设定条件下固化的材料，之后进行固化处理，从而在碳纳米管导电膜表面形成保护层。本发明专利技术利用结构型涂层(即保护层)阻隔掺杂试剂，使掺杂试剂不与环境中的活性物质(氧化性或还原性杂质)接触，能显著提高碳纳米管导电膜的化学掺杂稳定性。

Method for improving stability of chemical doping of carbon nanotube conductive film

The invention discloses a method for improving the carbon nanotubes, chemically doped conductive film stability comprises a doped reagent and can under the conditions of setting the cured material mixed evenly to form a mixed reagent fluid, after using the mixed reagent treatment on carbon nanotubes doped conductive film, followed by the formation of solidified. The protective layer on the carbon nanotube surface or transparent conductive film; doping treatment on carbon nanotube conductive film by doping reagent, then at least in carbon nanotube conductive film is applied on the surface of fluid, under the conditions of setting the cured material, after curing, thereby protecting layer is formed on the surface of carbon nanotube conductive film. The invention uses structural coating (i.e. protective layer) barrier doped reagent, the reagent and the activity of doping substances in the environment (oxidation or reduction of impurities) contact, can significantly improve the chemical stability of carbon nanotubes doped conductive film.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术特别涉及一种提高碳纳米管(CNTs)导电膜化学掺杂稳定性的方法，属于纳米材料领域。
技术介绍
柔性触控技术已成为电子领域的发展趋势之一。柔性器件要求其核心材料——透明导电膜需要具有优异的可弯折性能。但传统ITO导电膜不可弯折，因此亟待开发ITO导电膜的替代材料。碳纳米管导电膜具有优异的可弯折性，且在真彩色性、化学稳定性和成本等方面具有明显的优势。单壁碳纳米管(SWNT)与多壁碳纳米管(MWNT)相比，具有更好的导电性，因此多被应用于柔性透明导电膜。但目前多种合成方法合成的单壁碳纳米管材料均由金属性单壁碳纳米管与半导体性单壁碳纳米管组成。两种碳纳米管导电性差异很大；且在碳纳米管网络中随机接触的金属性和半导体碳纳米管之间存在肖特基势垒，直接影响碳纳米管导电膜的电学性质。因此本征碳纳米管导电膜无法满足高性能导电膜对低面阻及高透光率的要求，需要对碳纳米管导电膜进行改性处理。目前最常用的方法是通过化学掺杂改善碳纳米管薄膜的导电性，化学掺杂可以有效降低费米能级、提高载流子浓度并降低碳纳米管之间的接触电阻。但化学掺杂稳定性较差，这是由于掺杂剂与碳纳米管之间无法有效接触，限制了掺杂剂与碳纳米管之间的电子迁移；另外两者之间微弱的化学吸附极易被周围环境中活性成分破坏而影响掺杂效果。另外，掺杂后的碳纳米管导电膜在经过后续制程(例如高温烘烤150℃@1H)及可靠性测试(如60℃&90％RH@168H)等苛刻条件时，由于上述原因表现出较差的稳定性，无法实现碳纳米管导电膜的实际应用。因此如何有效提高碳纳米管导电膜掺杂稳定性是限制其商业化的瓶颈问题。提高碳纳米管导电膜掺杂稳定性的方法主要有：1、使用化学稳定性好的掺杂试剂，例如MnO3，掺杂后的导电网络在300℃仍有较好的稳定性，但此方法需要比较昂贵的设备且后处理需要450℃高温，不适用于柔性衬底；2.金属纳米颗粒掺杂也可提高掺杂稳定性，但掺杂效果较化学试剂掺杂效果差；3，碳纳米管表面通过共价键掺杂。因此，业界亟待开发一种提高碳纳米管(CNTs)导电膜化学掺杂稳定性的方法。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种提高碳纳米管导电膜化学掺杂稳定性的方法，以克服现有技术中的不足。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术实施例提供了一种提高碳纳米管导电膜化学掺杂稳定性的方法，包括：将掺杂试剂与能够在设定条件下固化的材料均匀混合，形成呈流体状的混合试剂，之后利用所述混合试剂对碳纳米管导电膜进行掺杂处理，其后进行固化处理，在碳纳米管导电膜表面形成保护层；或者，以掺杂试剂对碳纳米管导电膜进行掺杂处理后，再至少在掺杂处理后的碳纳米管导电膜的表面施加呈流体状的、能够在设定条件下固化的材料，之后进行固化处理，从而在碳纳米管导电膜表面形成保护层。其中，所述掺杂试剂包括p型掺杂试剂或n型掺杂试剂等。其中，所述能够在设定条件下固化的材料包含丙烯酸、聚氨酯、硅胶树脂和环氧树脂等中的任一种或两种以上的组合，但不限于此。与现有技术相比，本专利技术通过采用形成结构型涂层(即保护层)阻隔掺杂试剂，使掺杂试剂不与环境中的活性物质(氧化性或还原性杂质)接触，能显著提高碳纳米管导电膜化学掺杂的稳定性，例如，经过本专利技术处理的碳纳米管导电薄膜在高温130℃下测试1h及环测(60℃&90％RH)测试240H，电阻变化率<10％；此外，藉由本专利技术还可有效提高碳纳米管于衬底上的附着力，很大程度上促进碳纳米管导电膜的产业化。附图说明为了更清楚地说明本专利技术结构特征和技术要点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。图1为本专利技术一典型实施方案中提高碳纳米管导电膜化学掺杂稳定性的方法的流程图；图2为本专利技术一典型实施方案中提高碳纳米管导电膜化学掺杂稳定性的方法的原理图；图3为碳纳米管导电膜在经图1-图2所示方法处理前后的稳定性测试图。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和实践，得以提出本专利技术的技术方案，如下将予以具体说明。请参阅图1a所示系本专利技术的一典型实施方案，其涉及的一种提高碳纳米管导电膜化学掺杂稳定性的方法(定义为“方法一”)包括：将掺杂试剂与能够在设定条件下固化的材料均匀混合，形成呈流体状的混合试剂，之后利用所述混合试剂对碳纳米管导电膜进行掺杂处理，其后进行固化处理，在碳纳米管导电膜表面形成保护层。藉由该实施方案，可以一步实现对碳纳米管导电膜的掺杂处理和稳定化处理。请参阅图1b所示系本专利技术的另一典型实施方案，其涉及的一种提高碳纳米管导电膜化学掺杂稳定性的方法(定义为“方法二”)包括：以掺杂试剂对碳纳米管导电膜进行掺杂处理后，再至少在掺杂处理后的碳纳米管导电膜的表面施加呈流体状的、能够在设定条件下固化的材料，之后进行固化处理，从而在碳纳米管导电膜表面形成保护层。在一些较为具体的实施方案中，所述提高碳纳米管导电膜化学掺杂稳定性的方法包括以下步骤：将掺杂试剂与热固型体系或光固型体系混合形成所述混合试剂；至少将所述混合施加在碳纳米管导电膜表面，实现对碳纳米管导电膜的掺杂处理；以及，在能促使所述热固型体系或光固型体系固化的条件下，使分布在所述碳纳米管导电膜上的所述混合试剂固化，形成所述保护层。所述热固型体系或光固型体系可主要由丙烯酸、聚氨酯、硅胶、环氧树脂单体等和相应引发剂如异氰酸酯、铂金系固化剂、BPO固化剂等组成。在一些较为具体的实施方案中，所述提高碳纳米管导电膜化学掺杂稳定性的方法还可包括以下步骤：以掺杂试剂对碳纳米管导电膜进行掺杂处理；至少在经掺杂处理的碳纳米管导电膜的表面施加呈流体状的、主要由聚合物单体和相应引发剂组成的热固型体系或光固型体系，之后使所述热固型体系或光固型体系固化，从而于所述碳纳米管导电膜表面形成保护层。在一些较佳实施方案中，所述混合试剂可选自包含有掺杂剂、聚合物单体、引发剂和稀释剂的溶液。其中，所述掺杂试剂包括p型掺杂试剂或n型掺杂试剂等。较为优选的，所述p型掺杂试剂至少可包括但不限于NO2、Br2、HNO3、SOCl2、H2SO4、H2O2、OA(六氯锑酸三乙基氧鎓)、MoO3、FeCl3、AuCl3、KMnO4等中的任一种或两种以上的组合。较为优选的，所述n型掺杂试剂至少可包括但不限于水合肼、氨水、乙二胺等中的任一种或两种以上的组合。较为优选的，所述能够在设定条件下固化的材料至少可包括但不限于丙烯酸、聚氨酯、硅胶树脂和环氧树脂等中的任一种或两种以上的组合。在一些较佳实施方案中，所述方法还可包括：至少选用淋洗、喷涂、旋涂、刮涂、slotdie(狭缝式模头挤出涂布)、微凹印刷等中的任一种方式将所述混合试剂、所述掺杂试剂或者所述能够在设定条件下固化的材料施加到碳纳米管导电膜上。较为优选的，所述碳纳米管导电膜的厚度为2-1000nm，长度为10-100μm。在一些实施方案中，所述碳纳米管导电膜覆设于柔性透明衬底上，所述柔性透明衬底至少可包括但不限于PET衬底、PI衬底、PDMS衬底、PMMA衬底和PC衬底等中的任一种或两种以上的组合。在一些实施方案中，所述碳纳米管导电膜为经分散剂分散后的碳纳米管涂布液涂布的导电膜。在一些实施方案中，所述碳纳米管导电膜为气溶胶沉积于柔性透明衬底上形成的导电膜。较为优选的，所述保护层的厚度为0.01本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高碳纳米管导电膜化学掺杂稳定性的方法，其特征在于，包括：将掺杂试剂与能够在设定条件下固化的材料均匀混合，形成呈流体状的混合试剂，之后利用所述混合试剂对碳纳米管导电膜进行掺杂处理，其后进行固化处理，在碳纳米管导电膜表面形成保护层；或者，以掺杂试剂对碳纳米管导电膜进行掺杂处理后，再至少在掺杂处理后的碳纳米管导电膜的表面施加呈流体状的、能够在设定条件下固化的材料，之后进行固化处理，从而在碳纳米管导电膜表面形成保护层。

【技术特征摘要】
1.一种提高碳纳米管导电膜化学掺杂稳定性的方法，其特征在于，包括：将掺杂试剂与能够在设定条件下固化的材料均匀混合，形成呈流体状的混合试剂，之后利用所述混合试剂对碳纳米管导电膜进行掺杂处理，其后进行固化处理，在碳纳米管导电膜表面形成保护层；或者，以掺杂试剂对碳纳米管导电膜进行掺杂处理后，再至少在掺杂处理后的碳纳米管导电膜的表面施加呈流体状的、能够在设定条件下固化的材料，之后进行固化处理，从而在碳纳米管导电膜表面形成保护层。2.根据权利要求1所述的提高碳纳米管导电膜化学掺杂稳定性的方法，其特征在于，包括：将掺杂试剂与热固型体系或光固型体系混合形成所述混合试剂；至少将所述混合施加在碳纳米管导电膜表面，实现对碳纳米管导电膜的掺杂处理；以及，在能促使所述热固型体系或光固型体系固化的条件下，使分布在所述碳纳米管导电膜上的所述混合试剂固化，形成所述保护层。3.根据权利要求1所述的提高碳纳米管导电膜化学掺杂稳定性的方法，其特征在于，所述混合试剂选自包含有掺杂剂、聚合物单体、引发剂和稀释剂的溶液。4.根据权利要求1所述的提高碳纳米管导电膜化学掺杂稳定性的方法，其特征在于，包括：以掺杂试剂对碳纳米管导电膜进行掺杂处理；至少在经掺杂处理的碳纳米管导电膜的表面施加呈流体状的热固型体系或光固型体系，之后使所述热固型体系或光固型体系固化，从而于所述碳纳米管导电膜表面形成保护层。5.根据权利要求1-4中任一项所述的提高碳纳米管导电膜化学掺杂稳定性的方法，其特征在于：所述掺杂试剂包括p型掺杂试剂或n型掺杂试剂。6.根据权利要求5所述的提高碳纳米管导电膜化学掺杂稳定性的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈新江，
申请(专利权)人：苏州汉纳材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32