柔性基底-GO-金属纳米线复合透明导电薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种柔性基底‑GO‑金属纳米线复合透明导电薄膜制备方法，包括石英玻璃基底表面处理、金属纳米线溶液配制、真空抽滤金属纳米线膜、压片、滤膜去除、GO处理、柔性基底材料溶液配制、柔性基底成膜和石英玻璃基底剥离步骤；本发明专利技术还提供一种由前述方法制成的柔性基底‑GO‑金属纳米线复合透明导电薄膜。本发明专利技术方法制备的复合透明导电薄膜同时具有表面峰谷粗糙度和表面平均粗糙度低、导电性好、光学透过率高、金属纳米线与柔性基底附着牢固、机械柔性好、热稳定性好的优点，能够达到器件应用需求，特别是能够满足柔性薄膜电子器件对电极表面粗糙度的要求，提高了金属纳米线电极在薄膜电子器件应用中的可靠性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
柔性基底-GO-金属纳米线复合透明导电薄膜及其制备方法
本专利技术涉及柔性透明导电薄膜
，具体涉及一种柔性基底-GO-金属纳米线复合透明导电薄膜及其制备方法。
技术介绍
随着微电子和光电子器件向着柔性和类纸式方向发展，透明电极的柔性化需求变得日益迫切。柔性电子技术是将有机/无机材料电子器件制备在柔性塑料或者薄金属基板上的电子技术，柔性电子或光电子器件具有质量轻、可弯曲的优势，在信息、能源、国防等领域具有广泛应用前景，典型应用包括柔性电子显示器、有机发光二极管、印刷射频识别、薄膜太阳能电池板、电子皮肤传感器等。在柔性电子技术快速发展的背景下，柔性功能材料和相关制造技术也在不断的发展，其中柔性透明电极材料的研究和发展尤其迅速。近年来报道了很多柔性透明电极材料，比如碳纳米管、导电聚合物、石墨烯、金属纳米线等。其中金属纳米线最明显的优势是易于在保证高透光率的条件下获得较低的方块电阻，当其透光率在550nm波长处为85％时，方块电阻可以达到13Ω/□的性能水平，与传统的氧化铟锡(ITO)性能相当，并且机械柔性非常好，能使用喷涂、喷墨打印等方法进行低成本大面积制备，非常符合未来大尺寸器件电极的要求。因此，金属纳米线导电薄膜被认为是一种性能优异和极具应用前景的柔性透明电极材料。但目前金属纳米线导电薄膜的应用可靠性和稳定性还有待进一步提高，导致其稳定性的主要原因之一就是金属纳米线的表面粗糙度较高。在金属纳米线导电薄膜中，纳米线相互连接构成网格结构，并由此形成载流子的导电路径。纳米线之间的搭接一方面直接影响着纳米线的导电性能，另一方面由于纳米线的叠加，造成制备的电极表面形貌存在较大起伏，导致纳米线电极的表面平均粗糙度和峰谷粗糙度都很大；而较大的表面粗糙度容易造成电极局部载流子注入过量，影响器件工作效率，严重的还会引起电子器件阴极和阳极的直接短路，直接导致器件失效。因此要尽可能降低金属纳米线电极表面的粗糙度，特别是表面峰谷粗糙度Rpv(Rpv是指样品表面轮廓起伏的最高值与最低值的差值)对于有机电致发光器件和有机太阳能电池等薄膜器件的应用，金属纳米线电极的表面粗糙度要尽量控制在50nm以下，以最大限度减小粗糙度带来的局部电流注入过大的问题，从而提高器件的可靠性和稳定性。针对金属纳米线电极表面粗糙度过大的问题，目前已出现有一些改善的方法如涂覆化合物法和脱模法等。然而本专利技术的专利技术人经过研究发现，涂覆化合物法能降低金属纳米线电极的表面粗糙度，但是制备的金属纳米线电极的透过率相比未涂覆化合物，透过率会有较大幅度的降低，而且不能明显改善金属纳米线与基底之间的附着性。脱模法能有效降低金属纳米线电极的表面粗糙度，但是会引起脱膜后金属纳米线导电薄膜方块电阻的升高，并且由于未对金属纳米线网络结构和附着基底进行适当处理，金属纳米线局部起伏仍旧不能得到有效平滑，因此脱模法往往只能有效降低表面平均粗糙度，不能很好改善金属纳米线电极表面的峰谷粗糙度。但是在器件应用中，电极的峰谷粗糙度是非常重要的电极参数，因为较大的峰谷粗糙度是造成器件短路的主要原因。因此有必要开发新的方法和结构，既能同时降低金属纳米线电极表面的峰谷粗糙度和平均粗糙度，又能保证电极的导电性不会由于电极的表面处理而下降。
技术实现思路
针对现有方法不能很好改善金属纳米线电极表面峰谷粗糙度，容易造成金属纳米线电极光学透光率下降，并且由于电极表面处理而导致电极导电性下降的技术问题，本专利技术提供一种柔性基底-GO-金属纳米线复合透明导电薄膜制备方法，该制备方法能同时降低金属纳米线电极表面峰谷粗糙度和平均粗糙度，并保持金属纳米线电极具有高导电性和高透光率。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种柔性基底-GO-金属纳米线复合透明导电薄膜制备方法，包括以下步骤：石英玻璃基底表面处理，采用石英玻璃作为金属纳米线复合透明导电薄膜的初始基底，对石英玻璃基底进行表面抛光、表面清洗和表面亲水处理；金属纳米线溶液配制，用超纯水将原金属纳米线溶液稀释成浓度为0.4～1.2mg/mL的水溶剂分散液；真空抽滤金属纳米线膜，将浓度为0.4～1.2mg/mL的金属纳米线的水溶剂分散液倒入真空抽滤装置的待抽滤瓶内，在与抽滤瓶接触的滤膜下方抽真空形成负压，从而在滤膜上沉积成金属纳米线膜，实现固液分离；压片，先将表面处理后的石英玻璃基底放置在第一平整玻璃板上，并在石英玻璃表面滴加异丙醇溶液，再将滤膜上沉积的金属纳米线膜紧贴在石英玻璃表面上，并排净石英玻璃与金属纳米线膜之间的气泡，然后在滤膜上顺序盖一层聚乙烯薄膜、铝箔和第二平整玻璃板，并在第二平整玻璃板上施加垂直向下的压力；滤膜去除，将压片后获得的石英玻璃-金属纳米线-滤膜结构置于丙酮溶液中，通过丙酮对滤膜进行溶解，完成金属纳米线的一次衬底转移，得到石英玻璃-金属纳米线结构后干燥；GO处理，将干燥后的石英玻璃-金属纳米线结构放入浓度为0.5mg/mL、pH值为9的GO溶液中，浸涂8-10min后取出干燥，得到石英玻璃-金属纳米线-GO结构；柔性基底材料溶液配制，将柔性基底材料搅拌溶解在超纯水中，配置得到质量分数为6％～10％的柔性基底材料溶液；柔性基底成膜，将配置好的柔性基底材料溶液通过滴涂的方式，滴加到氧化石墨烯处理后金属纳米线表面的GO薄膜上，使柔性基底材料溶液在GO表面均匀铺展成膜后干燥，得到石英玻璃-金属纳米线-GO-柔性基底结构；石英玻璃基底剥离，将成膜干燥后的柔性基底-GO-金属纳米线薄膜从石英玻璃基底上剥离，得到所需的柔性基底-GO-金属纳米线复合透明导电薄膜。进一步，所述石英玻璃基底处理中，表面抛光处理包括：将石英玻璃基底安放在清洗架上，然后整体放置于盛有氧化铈抛光粉溶液的烧杯中，用超声波清洗机对石英玻璃基底进行抛光处理1～2h；表面清洗处理包括：将经过表面抛光处理后的石英玻璃基底首先采用专用玻璃清洗液清洗，接着将石英玻璃基底安放在清洗架槽口内，然后整体放置于温度为30℃的超纯水中超声清洗20min后取出用超纯水冲洗两遍，其次依次用丙酮和异丙醇超声清洗20min，清洗温度30℃，且丙酮和异丙醇超声清洗取出后均需用超纯水冲洗两遍，最后用氮气将清洗后的石英玻璃基底吹干；表面亲水处理包括：将经过表面清洗处理后的石英玻璃基底放置于培养皿中，然后置于紫外臭氧机内用100W的低压紫外汞灯照射处理15min。进一步，所述金属纳米线溶液配制步骤中，金属纳米线溶液的金属纳米线材料为银、铜、金、铝、锌或合金。进一步，所述在第二平整玻璃板上施加的垂直向下的压力为0.4～1.0Mpa，压力维持的时间为2h。进一步，所述柔性基底材料溶液配制步骤中，柔性基底材料为PVA、PMMA、光刻胶、NOA紫外光学固化胶或PUA。进一步，所述柔性基底材料溶液配制步骤中，以PVA-1799为溶质，以超纯水为溶剂，配置质量分数为6％～10％的PVA-1799溶液，且在PVA-1799溶液配置过程中需用95℃水浴加热，并用磁力搅拌器搅拌加速溶质溶解。进一步，所述柔性基底成膜步骤中，以质量分数为8％、溶液体积为0.5mL的PVA-1799溶液滴加到氧化石墨烯处理后金属纳米线表面的GO薄膜上。进一步，所述柔性基底成膜后的干燥包括：首先在真空箱内以25℃的室温干燥6h，接着在加热台用4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.柔性基底‑GO‑金属纳米线复合透明导电薄膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：石英玻璃基底表面处理，采用石英玻璃作为金属纳米线复合透明导电薄膜的初始基底，对石英玻璃基底进行表面抛光、表面清洗和表面亲水处理；金属纳米线溶液配制，用超纯水将原金属纳米线溶液稀释成浓度为0.4～1.2mg/mL的水溶剂分散液；真空抽滤金属纳米线膜，将浓度为0.4～1.2mg/mL的金属纳米线的水溶剂分散液倒入真空抽滤装置的待抽滤瓶内，在与抽滤瓶接触的滤膜下方抽真空形成负压，从而在滤膜上沉积成金属纳米线膜，实现固液分离；压片，先将表面处理后的石英玻璃基底放置在第一平整玻璃板上，并在石英玻璃表面滴加异丙醇溶液，再将滤膜上沉积的金属纳米线膜紧贴在石英玻璃表面上，并排净石英玻璃与金属纳米线膜之间的气泡，然后在滤膜上顺序盖一层聚乙烯薄膜、铝箔和第二平整玻璃板，并在第二平整玻璃板上施加垂直向下的压力；滤膜去除，将压片后获得的石英玻璃‑金属纳米线‑滤膜结构置于丙酮溶液中，通过丙酮对滤膜进行溶解，完成金属纳米线的一次衬底转移，得到石英玻璃‑金属纳米线结构后干燥；GO处理，将干燥后的石英玻璃‑金属纳米线结构放入浓度为0.5mg/mL、pH值为9的GO溶液中，浸涂8‑10min后取出干燥，得到石英玻璃‑金属纳米线‑GO结构；柔性基底材料溶液配制，将柔性基底材料搅拌溶解在超纯水中，配置得到质量分数为6％～10％的柔性基底材料溶液；柔性基底成膜，将配置好的柔性基底材料溶液通过滴涂的方式，滴加到氧化石墨烯处理后金属纳米线表面的GO薄膜上，使柔性基底材料溶液在GO表面均匀铺展成膜后干燥，得到石英玻璃‑金属纳米线‑GO‑柔性基底结构；石英玻璃基底剥离，将成膜干燥后的柔性基底‑GO‑金属纳米线薄膜从石英玻璃基底上剥离，得到所需的柔性基底‑GO‑金属纳米线复合透明导电薄膜。...

【技术特征摘要】
1.柔性基底-GO-金属纳米线复合透明导电薄膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：石英玻璃基底表面处理，采用石英玻璃作为金属纳米线复合透明导电薄膜的初始基底，对石英玻璃基底进行表面抛光、表面清洗和表面亲水处理；金属纳米线溶液配制，用超纯水将原金属纳米线溶液稀释成浓度为0.4～1.2mg/mL的水溶剂分散液；真空抽滤金属纳米线膜，将浓度为0.4～1.2mg/mL的金属纳米线的水溶剂分散液倒入真空抽滤装置的待抽滤瓶内，在与抽滤瓶接触的滤膜下方抽真空形成负压，从而在滤膜上沉积成金属纳米线膜，实现固液分离；压片，先将表面处理后的石英玻璃基底放置在第一平整玻璃板上，并在石英玻璃表面滴加异丙醇溶液，再将滤膜上沉积的金属纳米线膜紧贴在石英玻璃表面上，并排净石英玻璃与金属纳米线膜之间的气泡，然后在滤膜上顺序盖一层聚乙烯薄膜、铝箔和第二平整玻璃板，并在第二平整玻璃板上施加垂直向下的压力；滤膜去除，将压片后获得的石英玻璃-金属纳米线-滤膜结构置于丙酮溶液中，通过丙酮对滤膜进行溶解，完成金属纳米线的一次衬底转移，得到石英玻璃-金属纳米线结构后干燥；GO处理，将干燥后的石英玻璃-金属纳米线结构放入浓度为0.5mg/mL、pH值为9的GO溶液中，浸涂8-10min后取出干燥，得到石英玻璃-金属纳米线-GO结构；柔性基底材料溶液配制，将柔性基底材料搅拌溶解在超纯水中，配置得到质量分数为6％～10％的柔性基底材料溶液；柔性基底成膜，将配置好的柔性基底材料溶液通过滴涂的方式，滴加到氧化石墨烯处理后金属纳米线表面的GO薄膜上，使柔性基底材料溶液在GO表面均匀铺展成膜后干燥，得到石英玻璃-金属纳米线-GO-柔性基底结构；石英玻璃基底剥离，将成膜干燥后的柔性基底-GO-金属纳米线薄膜从石英玻璃基底上剥离，得到所需的柔性基底-GO-金属纳米线复合透明导电薄膜。2.根据权利要求1所述的柔性基底-GO-金属纳米线复合透明导电薄膜制备方法，其特征在于，所述石英玻璃基底处理中，表面抛光处理包括：将石英玻璃基底安放在清洗架上，然后整体放置于盛有氧化铈抛光粉溶液的烧杯中，用超声波清洗机对石英玻璃基底进行抛光处理1～2h；表面清洗处理包括：将经过表面抛光处理后的石英玻璃基底首先采用专用玻璃清洗液清洗，接着将石英玻璃基底安放在清洗架槽口内，然后整体放置于温度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜晓晴，童广，李露，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50