本发明专利技术涉及一种超高稳定性环氧封装银纳米线柔性透明电极的制备方法及其应用。所述制备方法包括以下步骤：将银纳米线分散液涂覆到柔性基材上，形成一定厚度的分散液液膜，然后干燥；利用等离子体表面刻蚀法或加热法，提升银纳米线的接触性；将环氧单体和固化剂复配得到混合液，采用喷涂或刮涂方式，将复配后的混合液覆盖到经过等离子体处理或热处理后的银纳米线表面，加热固化，即得到超高稳定性环氧封装银纳米线柔性透明电极膜。本发明专利技术制备得到的柔性透明电极膜材料，在热氧稳定性、耐弯折性、耐摩擦性、耐刮擦性、粘结性、抗溶剂性以及耐硫侵蚀性方面，均具有非常优异的表现。
【技术实现步骤摘要】
一种超高稳定性环氧封装银纳米线柔性透明电极的制法及其应用
本专利技术属于柔性透明导电薄膜领域，具体涉及一种超高稳定性环氧封装银纳米线柔性透明电极的制备方法及其应用。
技术介绍
透明电极材料在很多领域具有广泛的应用价值，例如，透明电极可以用作平板电脑和手机的触摸屏显示器的阴极材料，或者应用于太阳能电池。目前商用的透明电极主要由氧化铟锡(ITO)制备得到。ITO的缺陷在于：第一，地壳中铟的含量有限；第二，ITO很脆，不适合应用于柔性装置。因此，众多ITO的替代品应运而生。目前主流的ITO替代品有：金属网格、石墨烯、碳纳米管、银纳米线。其中，银纳米线具有如下优势：1)银线具有非常高的长径比；2)银线相对容易合成；3)银线可以简便的在柔性基材进行涂覆操作；4)银线可以通过压力、光、热、等离子等手段，进行焊接。裸露的银纳米线的在透明电极的制备领域具有不可忽视的缺陷。银纳米线对于柔性基材的粘附性非常差，缺乏耐磨性，并且非常容易被氧化。因此如何提升银纳米线的这些性能。对于银线透明电极材料的应用而言至关重要。针对银纳米线的这些性能提升，目前已有较多文献资料报道。例如，可利用石墨烯对银纳米线表面涂覆(例如文献NanoLett.2015,15,4206-4213；Carbon2014,69,437-443；Nanoscale2013,5,7750-7755；RSCAdv.2016,6,67389-67395)，或利用溶胶-凝胶法，将无机氧化物沉积在银线表面，提高银纳米线的耐氧化性能(例如文献：JournalofMaterialsChemistryC2014,2,3914-3920；ACSAppl.Mater.Interfaces2015,7,24601-24607)；还可以将银纳米线封装在聚氨酯(Materials&Design2017,129,180-185)、光刻胶(ACSAppl.Mater.Interfaces2015,7,23297-23304)、环氧树脂(RSCAdv.2015,5,27657-27664)、聚多巴胺(Nanoscale2014,6,4812-4818)、聚硅氧烷(Adv.Mater.2012,24,5117-5122)、聚乙烯醇(Adv.Mater.2010,22,4484-4488)、聚碳酸脂(Nanotechnology2013,24,275603)等聚合物材料中。然而，现有技术的缺陷在于：1)石墨烯和基于“溶胶-凝胶法”的无机氧化物并不能提供优异的耐磨性和粘附性；2)聚合物材料的厚度通常达到几个微米，远大于银纳米线的直径(约为20～150nm)，银线则完全包埋在聚合物基材里，此时，需要将聚合物层剥离，或者将聚合物层边缘刻蚀，才能形成导电网络。为了克服现有技术存在的问题，在保证耐磨性和粘附性的基础上，CN105702381A报道了一种利用环氧树脂和聚氨酯水性乳液封装银纳米线的方法。该方法先将银纳米线焊接成连续导电网络，然后利用树脂固化封装。然而，相对于单根银纳米线，焊接一体化的银纳米网络无法有效在环氧树脂和聚氨酯基材中运动，所以就导致了该专利中，聚合物树脂一定不能涂的太厚，如果树脂涂层太厚，就会把银纳米网络全部覆盖，使得银线网络丧失导电性。并且，为避免过多的聚合物覆盖银纳米线表面，使得导电性降低，其所用的水性乳液浓度也较低，这样虽然保证了电极膜的导电性，但这种低浓度的聚合物乳液对于耐磨性、黏附性及抗氧化性的提升有限。因此，如何在保证银纳米线导电性的前提下，最大幅度的提高透明电极膜的这些性能，对于本领域而言非常重要。
技术实现思路
为了进一步提升透明电极膜的耐磨性、黏附性及抗氧化性，解决现有技术的不足，本专利技术的首要目的在于提供一种超高稳定性环氧封装银纳米线柔性透明电极的制备方法。本专利技术利用了环氧树脂热固化过程中单根银线的表面自迁移原理，采用纯环氧树脂作为基材封装银纳米线制备银纳米线透明电极薄膜，制备方法简单易操作。本专利技术的另一目的在于提供一种由上述制备方法制得的超高稳定性环氧封装银纳米线柔性透明电极材料，其具有高耐磨性、高粘附性、高化学稳定性的优点。本专利技术的再一目的在于提供上述超高稳定性环氧封装银纳米线柔性透明电极的应用。本专利技术目的通过以下技术方案实现：一种超高稳定性环氧封装银纳米线柔性透明电极的制备方法，包括以下步骤：(1)银纳米线的涂覆将一定浓度的银纳米线分散液涂覆到柔性基材上，形成一定厚度的分散液液膜，然后干燥；(2)银纳米线的接触拼接利用等离子体表面刻蚀法或加热法提升银纳米线的接触性，即对干燥后的分散液液膜进行等离子体处理或热处理，得到经过等离子体处理或热处理后的银纳米线；(3)银纳米线的封装将环氧单体和固化剂复配得到混合液，所述混合液中环氧单体和固化剂的总体质量浓度为5～60mg/mL；再将复配后的混合液覆盖到经过步骤(2)处理后的银纳米线表面；在真空或空气氛围下，加热固化，即得到超高稳定性环氧封装银纳米线柔性透明电极膜，其中固化后的环氧树脂层厚度为0.4～2.0μm。本专利技术的加热固化过程中，环氧树脂为半液态，在树脂固化为固态的过程中，单根银纳米线缓慢的弯曲，并向环氧树脂表面迁移，半裸露于环氧树脂表面，形成导电薄膜。优选的，步骤(1)所述银纳米线分散液的浓度为0.5～5.0mg/mL。优选的，步骤(1)所述柔性基材为聚对苯二甲酸乙二酯薄膜(PET)、聚酰亚胺薄膜(PI)、或聚碳酸脂薄膜(PC)中的一种。优选的，步骤(1)中利用喷涂或刮涂方式将一定浓度的银纳米线分散液涂覆到柔性基材上形成分散液液膜，所述分散液液膜厚度为10～40μm；所述干燥是在空气氛围及室温下干燥。优选的，步骤(2)所述等离子表面刻蚀法具体步骤如下：利用空气等离子体，将干燥后的分散液液膜进行表面处理；所述空气等离子体处理时间为30～600秒，操作电压为200～1500V，功率为5～15W，真空度为300～1000mTorr；步骤(2)所述加热法具体步骤如下：将干燥后的分散液液膜在真空或空气氛围下，在80～150℃烘烤10～40min。本专利技术中让银纳米线表面能够相互接触，而非焊接在一起。银纳米线本身由于制备问题，表面通常含有一些聚合物稳定剂，聚合物稳定剂导电性很差，所以步骤(2)中，需要将这些聚合物稳定剂除去。除去聚合物稳定剂后，银纳米线和银纳米线之间能够实质性接触，导电性就会大幅度提升。当然这种接触越紧密，导电性提升越明显。在上述工艺参数范围进行等离子体处理或加热处理能最大限度保证最终制备的薄膜的导电性，如果超出这些范围，薄膜的导电性会降低，甚至变得不导电。优选的，步骤(3)所述的环氧单体为双酚A二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚、邻甲酚醛环氧树脂、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、四缩水甘油基-4,4,-二氨基二苯甲烷、3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基羧酸酯中的一种或几种的混合物。优选的，步骤(3)所述的固化剂为异佛尔酮二胺、四氢邻苯二甲酸酐、聚酰胺、聚醚胺、三乙醇胺、哌嗪、苯胺甲醛树脂中的一种或几种的混合物。优选的，步骤(3)所述混合液，环氧单体中环氧官能团和固化剂中活性氢的摩尔比例为1.0：0.6～1.0：1.1。如果活性氢太少，无法有效实现环氧官能团的交联，会严重降低导电膜的各项机械性能。在步本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超高稳定性环氧封装银纳米线柔性透明电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将银纳米线分散液涂覆到柔性基材上，形成分散液液膜，然后干燥；(2)对步骤(1)干燥后的分散液液膜进行等离子体处理或热处理；(3)将环氧单体和固化剂复配得到混合液，所述混合液中环氧单体和固化剂的总体质量浓度为5～60mg/mL；再将复配后的混合液覆盖到经过步骤(2)等离子体处理或热处理后的银纳米线表面；在真空或空气氛围下，加热固化，即得到超高稳定性环氧封装银纳米线柔性透明电极膜，其中固化后的环氧树脂层的厚度为0.4～2.0μm。
【技术特征摘要】
1.一种超高稳定性环氧封装银纳米线柔性透明电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将银纳米线分散液涂覆到柔性基材上，形成分散液液膜，然后干燥；(2)对步骤(1)干燥后的分散液液膜进行等离子体处理或热处理；(3)将环氧单体和固化剂复配得到混合液，所述混合液中环氧单体和固化剂的总体质量浓度为5～60mg/mL；再将复配后的混合液覆盖到经过步骤(2)等离子体处理或热处理后的银纳米线表面；在真空或空气氛围下，加热固化，即得到超高稳定性环氧封装银纳米线柔性透明电极膜，其中固化后的环氧树脂层的厚度为0.4～2.0μm。2.根据权利要求1所述的一种超高稳定性环氧封装银纳米线柔性透明电极的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的等离子体处理为：利用空气等离子体，将干燥后的分散液液膜进行表面处理；所述空气等离子体处理时间为30～600秒，操作电压为200～1500V，功率为5～15W，真空度为300～1000mTorr；步骤(2)所述热处理为：将干燥后的分散液液膜在真空或空气氛围下，在80～150℃烘烤10～40min。3.根据权利要求1所述的一种超高稳定性环氧封装银纳米线柔性透明电极的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述混合液，环氧单体中环氧官能团和固化剂中活性氢的摩尔比为1.0：0.6～1.0：1.1。4.根据权利要求1所述的一种超高稳定性环氧封装银纳米线柔性透明电极的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的环氧单体为双酚A二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚、邻甲酚醛环氧树脂、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、四缩水甘油基-4,4,...
【专利技术属性】
技术研发人员：苗磊，刘国军，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44
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