一种将金属裂纹网络转移到聚合物薄膜的方法技术

本发明专利技术提供了一种将金属裂纹网络转移到聚合物薄膜的方法，包括如下步骤：S1.在基底上沉积无定形碳，形成润滑层，在润滑层上沉积具有裂纹网络的金属薄膜；S2.在S1沉积了金属薄膜的基底上涂覆能与基底发生交联反应的物质，形成交联层，在交联层上发生聚合反应并形成聚合物，聚合物再与金属薄膜的裂纹网络直接聚合并交联；S3.将聚合物剥离基底，具有裂纹网络的金属薄膜同时转移到聚合物上。本发明专利技术提供了一种将50~300nm的金属裂纹网络转移到聚合物薄膜的方法，操作简便，成本低，应用于柔性电子器件组装或制备响应性表面涂层材料上前景好。

A method for transferring metal crack network to polymer film

The invention provides a method for transferring a metal crack network to a polymer film, including the following steps: S1. depositing amorphous carbon on the substrate, forming a lubricating layer, depositing a metal film with a crack network on the lubricating layer; S2. coating a substrate on which a metal film is deposited with a substance capable of crosslinking the substrate. Forming a cross-linking layer, polymerizing and forming a polymer on the cross-linking layer, the polymer is then directly polymerized and crosslinked with the crack network of the metal film; S3. The polymer is peeled off the substrate and the metal film with the crack network is transferred to the polymer at the same time. The invention provides a method for transferring a 50-300 nm metal crack network to a polymer film. The method has the advantages of simple operation and low cost, and has good prospects for application in assembly of flexible electronic devices or preparation of responsive surface coating materials.

【技术实现步骤摘要】
一种将金属裂纹网络转移到聚合物薄膜的方法
本专利技术属于光学器件制备
，更具体地，涉及一种将金属裂纹网络转移到聚合物薄膜的方法。
技术介绍
自成型的金属网络作为优异的非均匀透明导体具有极好的潜在应用。例如，Uniformself-formingmetallicnetworkasahigh-performancetransparentconductiveelectrode.Advancedmaterials(DeerfieldBeach,Fla.)2014;26(6):873–7中公开的一种银裂纹网络，这种电极是互连的金属网络或具有穿孔的金属薄膜，具有优异的电导率和透光率，光刻模板是通过在凝胶薄膜在干燥过程中形成裂缝获得的。蛋清和指甲油是典型的用于制备光刻模板的凝胶，基底与凝胶必须有着良好的润湿性，这确保了在干燥凝胶薄膜过程中形成裂纹的关键所在。在基底与凝胶润湿性不良的情况下，会形成肉眼可见的液滴并且不能形成薄膜裂纹。通过物理气相沉积技术，这种薄膜裂纹可用于金属沉积的光刻模板。金属沉积在并穿过模板中的裂缝。其他金属沉积技术也可以应用于此。一般来说，需要在最终的支撑材料（基底）上进行整个光刻过程以备进一步的应用。但通过整个光刻过程进行制备较为繁琐，我们希望开发一种可靠和简单的网络转移的方法。这种网络可转移到像液晶弹性体这样的聚合物材料上，以用于器件集成。应用范围可以从柔性电子器件到响应性表面涂层材料。在现有技术中已经被证实，使用UV固化胶可以将3μm厚度的裂纹纳米网（CNN）转移到聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）基底上。但是，对于50~300nm之间的较薄网络而言，目前仍然不能依赖上述方法实现转移，可能的原因在于3μm厚度的裂纹纳米网具有较大的厚度，网络线的横截面是立方体形状的，使用UV固化胶与网络线的三个面可以很好接触，底面与基底接触，因而基底的附着力较UV固化胶弱，因而可以实现转移。但对于50~300nm之间的较薄网络而言，由于其表面积减小导致网络和需要转移的材料之间的粘合力降低，因而不能使用上述方法实现转移。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种将金属裂纹网络转移到聚合物薄膜的方法。本专利技术的上述技术目的通过以下技术方案实现：本专利技术提供了一种将金属裂纹网络转移到聚合物薄膜的方法，包括如下步骤：S1.在基底上沉积无定形碳，形成润滑层，在润滑层上沉积具有裂纹网络的金属薄膜；S2.在S1沉积了金属薄膜的基底上涂覆能与基底发生交联反应的物质，形成交联层，在交联层上使用聚合物前驱体发生聚合反应并形成聚合物，聚合物再与金属薄膜的裂纹网络直接聚合并交联；S3.将聚合物剥离基底，具有裂纹网络的金属薄膜同时转移到聚合物上。优选地，所述基底为玻璃，步骤S2中涂覆具有氟烷尾基的液态硅烷，玻璃表面与具有氟烷尾基的液态硅烷的硅烷部分反应，从而在玻璃上形成单层的氟烷尾基。此步骤为聚合物前驱体提供了交联层，聚合物前驱体在此基础上形成聚合物，并能很好的与具有裂纹网络的金属实现附着，同时，在剥离过程中，由于聚合物与金属之间的附着力大于金属与基底之间的附着力，因此，具有裂纹网络的金属实现良好的剥离基底,并转移到聚合物上。优选地，步骤S1中通过光刻模板沉积无定形碳。优选地，步骤S1中用水或有机溶剂清洗，或直接超声处理去除光刻模板。优选地，步骤S2中涂覆的操作包括旋涂法、浸渍法、棒涂覆法或刮涂覆法，形成聚合物后，采用溶剂洗涤除去表面过量或未键合的分子。进一步地，具有裂纹网络的金属薄膜的厚度为50~300纳米。进一步地，无定形碳的厚度大于5纳米。一般来说，现有技术中是需要先沉积牺牲材料（例如，无定形碳等疏水性的材料），然后再将光刻模板置于沉积材料上，再沉积金属裂纹网络，但依照此步骤并不能得到本专利技术的可转移金属裂纹网络的聚合物，因而只能依照本专利技术的步骤进行。利用上述方法制备得到的具有金属裂纹网络的聚合物薄膜同时具备良好的应用，例如，可在柔性电子器件组装或响应性表面涂层材料中使用上述材料。尤其是，在液晶弹性体上直接转移具有金属裂纹网络，进行器件组装。相对于现有技术，本专利技术具有如下的优点及效果：本专利技术提供了一种将50~300nm的金属裂纹网络转移到聚合物薄膜的方法，操作简便，成本低，应用于柔性电子器件组装或制备响应性表面涂层材料上前景好。附图说明图1为本专利技术提供的方法中沉积无定形碳的过程示意图。图2为本专利技术提供的方法中具有裂纹网络电极的金属与聚合物实现聚合交联的过程示意图。图3为本专利技术提供的方法的流程图。具体实施方式以下结合具体实施例和附图来进一步说明本专利技术，但实施例并不对本专利技术做任何形式的限定。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。除非特别说明，本专利技术所用试剂和材料均为市购。实施例1：以下通过具体的方法进一步解释本专利技术：如图1所示，步骤S1中，可以利用光刻模板将无定形碳薄层沉积在基底上，例如，可以在光刻模板上“闪烁”沉积大于5nm的a-C（无定形碳）层来实现的。此操作可通过在低气压下向碳线施加高电流，在闪光过程中碳发生发光并断裂，从而材料被沉积下来（这是制备SEM涂层时，使样品导电的常见技术）。其他沉积碳薄膜的方法也可以使用。如图2所示，沉积大于5nm的a-C层不会阻止光刻模板的移除，同时会确保金属网络与玻璃载体的充分附着。用H2O和普通有机溶剂进行清洗以及超声波处理都可以去除光刻模板，此操作并不会去除金属网络电极。在步骤S2中，在整个表面上涂覆具有氟烷尾基的液态硅烷，例如，利用旋涂法，玻璃表面与分子的硅烷部分反应，从而在玻璃上形成单层的氟烷尾基。这使玻璃与其他材料（类似于PTFE）的附着力非常低。通过用合适的溶剂（例如乙醇，图2中采用的是氟化烷基）洗涤，除去表面过量的、未键合的分子。然后，聚合物与具有a-C润滑层的玻璃上负载的金属网络上直接聚合并交联。软物质（即聚合物）填满了整个体积。当聚合物从载玻片上剥离时，金属会附着在软物质上而不是玻璃上，因而实现转移。流程图如图3所示。以上方法可实现将具有50~300nm后的裂纹网络金属薄膜转移到聚合物材料上，赋予材料新的性能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种将金属裂纹网络转移到聚合物薄膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.在基底上沉积无定形碳，形成润滑层，在润滑层上沉积具有裂纹网络的金属薄膜；S2.在S1沉积了金属薄膜的基底上涂覆能与基底发生交联反应的物质，形成交联层，在交联层上使用聚合物前驱体发生聚合反应并形成聚合物，聚合物再与金属薄膜的裂纹网络直接聚合并交联；S3.将聚合物剥离基底，具有裂纹网络的金属薄膜同时转移到聚合物上。

【技术特征摘要】
1.一种将金属裂纹网络转移到聚合物薄膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.在基底上沉积无定形碳，形成润滑层，在润滑层上沉积具有裂纹网络的金属薄膜；S2.在S1沉积了金属薄膜的基底上涂覆能与基底发生交联反应的物质，形成交联层，在交联层上使用聚合物前驱体发生聚合反应并形成聚合物，聚合物再与金属薄膜的裂纹网络直接聚合并交联；S3.将聚合物剥离基底，具有裂纹网络的金属薄膜同时转移到聚合物上。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中所述基底为玻璃，步骤S2中涂覆具有氟烷尾基的液态硅烷，玻璃表面与具有氟烷尾基的液态硅烷的硅烷部分反应，从而在玻璃上形成单层的氟烷尾基。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中在光刻模板上沉积...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃泽尔·马丁·阿金诺古，劳伦斯·德·哈恩，高进伟，薛亚飞，周国富，金明亮，迈克尔·吉尔森，
申请(专利权)人：肇庆市华师大光电产业研究院，华南师范大学，深圳市星国华先进装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44