一种制作银纳米线柔性透明导电薄膜的方法技术

本发明专利技术公开了一种制作银纳米线柔性透明导电薄膜的方法，组装平台包括电极基底和组装基底，其中电极基底采用微加工技术加工成设计的电极结构，组装基底选用柔性透明薄膜材料。本发明专利技术中的电极基底和组装基底相对位置和角度可调，便于调节银纳米线组装位置和方向；电极基底和组装基底贴合后，将其倾斜一定角度固定；组装时通过在电极基底中的电极上施加特定频率和幅值的电信号，这样可在组装基底上利用介电泳力作用和毛细管力作用完成规则的银纳米线结构组装，再将组装基底转动一定角度进行多次组装形成银纳米线网状结构，制作银纳米线柔性透明导电薄膜，满足特定的功能需求，可广泛应用于纳米、光电、可穿戴设备与柔性电子等领域。

Method for making flexible transparent conductive film of silver nanowire

The invention discloses a method for producing silver nanowires of flexible transparent conductive film, assembling platform includes an electrode substrate and assembly base, wherein the electrode substrate by using micro processing technology, processing into the design of electrode structure and substrate assembly use flexible transparent film material. The relative position and angle of electrode substrate and substrate assembly of this invention can be adjusted, easy to adjust the position and direction of silver nanowire assembly; electrode substrate and substrate assembly attached, the tilt angle is fixed; through electrical signals applied to specific frequency and amplitude of the electrode in the electrode substrate in the assembly, which can use medium role of electrophoretic force and capillary force to complete the rules in the substrate assembly of silver nanowire structure assembly, the assembly base to rotate a certain angle repeatedly assembled silver nanowire network structure, made of silver nanowires of flexible transparent conductive film, meet specific functional requirements, can be widely used in nano optoelectronics, wearable devices, and flexible electronics.

【技术实现步骤摘要】
一种制作银纳米线柔性透明导电薄膜的方法
本专利技术涉及纳米材料和柔性电子
，特别涉及一种制作银纳米线柔性透明导电薄膜的方法。
技术介绍
柔性透明导电薄膜在新一代的光电、柔性显示设备、太阳能电池中起着重要作用。现在市场上仍以氧化铟锡ITO喷涂于柔性基底为主流方法，由于ITO具有脆性，稀有金属铟资源有限，制作工艺复杂成本高，极大地限制了ITO在柔性设备中的应用发展。为了解决这些缺陷，碳纳米管、石墨烯、金属纳米线、金属网格、导电聚合物被广泛研究用于新一代柔性设备。其中银纳米线由于具有良好的导电性、透明度和柔性而在应用上有广泛前景。电导性和透明度是柔性透明导电薄膜的两大重要指标，有研究显示规则排布的银纳米线可以很好的实现电导性和透光性的平衡，因此规则排布银纳米线极具应用意义。目前银纳米线薄膜通常是由旋涂、喷涂、毛细管力、流体力来实现，这些方法虽然工艺简单，但其中旋涂和喷涂后的纳米线呈分布随机，毛细管力和流体力可以实现一定程度上的规则化排布但排布的可重复性差。因此，银纳米线的规则化排布仍是一项具有挑战性的工作。
技术实现思路
技术问题：为更好地解决上述技术问题，本专利技术提出了一种制作银纳米线柔性透明导电薄膜的方法，能够很好的实现对纳米线的规则化组装，提高组装质量和效率，从而加快银纳米线透明导电薄膜在柔性电子设备中的开发应用。技术方案：为了实现上述目的，本专利技术的一种制作银纳米线柔性透明导电薄膜的方法采用如下技术方案：a)清洗组装基底；b)配制银纳米线悬浮液：将银纳米线加入溶剂中，超声震荡分散均匀；c)组装银纳米线：将组装基底贴合在电极基底上，贴合后将组装基底和电极基底共同倾斜一定角度，使得倾斜后斜坡方向与电极基底上电极产生的电场方向平行，然后固定；给电极基底上的电极施加电信号，将配制好的银纳米线悬浮液滴到组装基底上，直到悬浮液挥发完毕关闭电极基底施加的电信号；然后保持电极基底固定并且组装基底和电极基底平行，旋转组装基底一定角度；用同样的方法再次组装银纳米线，形成交叉组装的银纳米线网状结构；d)后处理：将组装基底放在烘箱中加热退火或用平整表面对组装基底进行加压“压平”。其中：所述电极基底采用氧化铟锡电极或金属微电极。所述组装基底的厚度小于800微米，选用聚对苯二甲酸乙二醇酯PET，或聚乙烯，或聚乙烯醇，或聚丙烯，或聚苯乙烯，或尼龙，或聚氨酯，或聚氯乙烯。所述步骤b)中银纳米线的直径为10～300纳米，长度为20～500微米。所述步骤b)中配制银纳米线悬浮液时溶剂为去离子水、乙醇或两者的混合液。所述步骤b)中配制好的银纳米线悬浮液浓度为0.1～50μg/mL。所述步骤c)中将组装基底贴合在电极基底上，采用静电吸附方式或在两者之间滴入微量矿物质油保证两者贴合性。所述步骤c)中贴合后将组装基底和电极基底共同倾斜一定角度，倾斜角度范围为0～90°。所述步骤c)中旋转组装基底一定角度，旋转角度范围为0～180°。所述步骤c)中给电极基底上的电极施加电信号为高频交流正弦电信号。所述步骤d)中后处理，其加热温度为100℃～200℃，加热时间为0.5小时～1小时。所述步骤d)中后处理，加压“压平”的压力为10MPa～50MPa。有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：传统的介电泳组装中，纳米线都是直接组装在电极基底上，纳米线与电极基底的直接接触导致组装图案的单一性，不可实现多次组装，电极基底在组装之后必须经过彻底清洗才能进行下一次组装，而且电极基底的刚性特性限制了纳米线组装在柔性电子中的应用。本专利技术中组装基底和电极基底是独立的，组装基底和电极基底之间相对位置和相对角度可调，从而可实现纳米线的重复操作和多样性操作。流体力和毛细管力组装银纳米线时，由于纳米线固定的位置不确定导致可重复性差，质量不可控。本专利技术中将流体力、毛细管力和介电泳力相结合，共同作用组装纳米线，大大提高了纳米线的组装质量和效率。纳米线的多样性高效组装再结合选用银纳米线和柔性的组装基底薄膜可实现介电泳组装方法在柔性电子设备中的应用，可制作银纳米线柔性透明导电薄膜，广泛应用于新一代的柔性显示器、穿戴设备和光电池等具有极大应用市场潜力的产品中。附图说明图1为本专利技术实施例中电极基底上的电极结构示意图；图2为本专利技术制作银纳米线柔性透明导电薄膜的方法示意图；图3为本专利技术实施例中多次组装的效果示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。实施例1本实施例提供的制作银纳米线柔性透明导电薄膜的方法，选用25微米厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯PET作为组装基底，先用酒精溶液进行清洗，再用去离子水冲洗2min,然后用氮气吹干组装基底。本实施例中，采用光刻技术和湿法刻蚀将氧化铟锡ITO玻璃加工成电极基底，其电极结构如图1所示：1表示电极基底，2表示电极。电极2上的微电极5宽度为30微米，间距为100微米。在电极基底上滴2μL矿物质油，再将清洗过的PET薄膜放在电极基底上，矿物质油的表面张力使电极基底和PET薄膜紧紧贴合。电极基底和PET薄膜贴合后，将两者倾斜5°，斜坡方向与微电极5垂直，然后固定。本实施例中，选用的银纳米线平均长度为100微米，平均直径为60纳米；配制1～20μg/mL的银纳米线乙醇溶液，超声震荡20分钟，得到银纳米线悬浮液；通过信号发生器和信号放大器在电极基底中的电极上施加70V、1MHz的正弦交流电信号，取10μL配制好的银纳米线悬浮液滴到PET薄膜上，保持施加电信号直至银纳米线悬浮液干燥；然后90°旋转PET薄膜，再贴合在电极基底上进行第二次组装，组装过程与第一次组装相同，如图2所示。本实施例中，在交叉组装完银纳米线网状结构后，用酒精擦掉PET薄膜下面沾有的少量矿物质油，再将组装有银纳米线网状结构的PET薄膜放入烘箱中保持150℃加热30分钟进行后处理，以减小银纳米线之间的接触电阻。本实施例中，在PET薄膜后处理完后，将PET薄膜保存在真空干燥器中。实施例2本实施例提供的制作银纳米线柔性透明导电薄膜的方法，选用50微米厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯PET作为组装基底，先用酒精溶液进行清洗，再用去离子水冲洗2min,然后用氮气吹干组装基底。本实施例中，采用光刻技术和湿法刻蚀将氧化铟锡ITO玻璃加工成电极基底，其电极结构如图1所示：1表示电极基底，2表示电极。电极2上的微电极5宽度为30微米，间距为100微米。用无尘布擦拭PET薄膜，采用静电吸附方式使清洗过的PET薄膜与电极基底紧紧贴合。电极基底和组装基底贴合后，将两者倾斜10°，斜坡方向与微电极5垂直，然后固定。本实施例中，选用的银纳米线平均长度为100微米，平均直径为60纳米；溶剂选用乙醇与去离子水的混合溶液，两者体积比为4:1；配制1～20μg/mL的银纳米线悬浮液，超声震荡20分钟，得到银纳米线悬浮液；通过信号发生器和信号放大器在电极基底中的电极上施加70V、1MHz的正弦交流电信号，取5μL配制好的银纳米线悬浮液滴到PET薄膜上，保持施加电信号直至银纳米线悬浮液干燥；然后45°旋转PET薄膜，再贴合在电极基底上进行第二次组装，组装过程与第一次组装相同。用同样的方式再分别旋转组装基底45°进行两次组装，共实现四次组装，图3展示了四次组装后银纳米线排布的效果图。本实施例中，在交叉组装完银本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制作银纳米线柔性透明导电薄膜的方法，其特征在于，该制作方法包括以下步骤：a)清洗组装基底(3)；b)配制银纳米线悬浮液：将银纳米线(4)加入溶剂中，超声震荡分散均匀；c)组装银纳米线：将组装基底(3)贴合在电极基底(1)上，贴合后将组装基底(3)和电极基底(1)共同倾斜一定角度，使得倾斜后斜坡方向与电极基底(1)上电极(2)产生的电场方向平行，然后固定；给电极基底(1)上的电极(2)施加电信号，将配制好的银纳米线(4)悬浮液滴到组装基底(3)上，直到悬浮液挥发完毕关闭电极基底施加的电信号；然后保持电极基底(3)固定并且使组装基底(3)和电极基底(1)平行，旋转组装基底(3)一定角度；用同样的方法再次组装银纳米线(4)，形成交叉组装的银纳米线(4)网状结构；d)后处理：将组装基底(3)放在烘箱中加热退火或用平整表面对组装基底(3)进行加压“压平”。

【技术特征摘要】
1.一种制作银纳米线柔性透明导电薄膜的方法，其特征在于，该制作方法包括以下步骤：a)清洗组装基底(3)；b)配制银纳米线悬浮液：将银纳米线(4)加入溶剂中，超声震荡分散均匀；c)组装银纳米线：将组装基底(3)贴合在电极基底(1)上，贴合后将组装基底(3)和电极基底(1)共同倾斜一定角度，使得倾斜后斜坡方向与电极基底(1)上电极(2)产生的电场方向平行，然后固定；给电极基底(1)上的电极(2)施加电信号，将配制好的银纳米线(4)悬浮液滴到组装基底(3)上，直到悬浮液挥发完毕关闭电极基底施加的电信号；然后保持电极基底(3)固定并且使组装基底(3)和电极基底(1)平行，旋转组装基底(3)一定角度；用同样的方法再次组装银纳米线(4)，形成交叉组装的银纳米线(4)网状结构；d)后处理：将组装基底(3)放在烘箱中加热退火或用平整表面对组装基底(3)进行加压“压平”。2.根据权利要求1所述的制作银纳米线柔性透明导电薄膜的方法，其特征在于：所述电极基底(1)采用氧化铟锡电极或金属微电极。3.根据权利要求1所述的制作银纳米线柔性透明导电薄膜的方法，其特征在于：所述组装基底(3)的厚度小于800微米，选用聚对苯二甲酸乙二醇酯PET，或聚乙烯，或聚乙烯醇，或聚丙烯，或聚苯乙烯，或尼龙，或聚氨酯，或聚氯乙烯。4.根据权利要求1所述的制作银纳米线柔性透...

【专利技术属性】
技术研发人员：项楠，王欣，倪中华，陈科，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32