一种银纳米线涂布溶液及透明导电薄膜制造技术

本发明专利技术涉及纳米光电子材料制备领域，特别涉及一种银纳米线涂布溶液及透明导电薄膜。本发明专利技术针对现有的透明导电膜表面电阻高、粗糙度大、透过率和雾度较差等问题，提供一种含有络合性分散树脂和熔钎剂的涂布溶液以及由此制备的透明导电薄膜。络合性分散树脂可与纳米线表面金属离子络合提高纳米线在膜中的分布均匀性，改善纳米线铺展性和平顺性，降低薄膜表面粗糙度；熔钎剂可以在膜层干燥过程中将纳米线的节点钎焊形成互通网络结构从而降低薄膜面电阻。从而使透明导电膜具有高的光学透过率、低表面电阻、高导电均匀性、低表面粗糙度及低雾度。

A silver nanowire coating solution and transparent conductive film

【技术实现步骤摘要】
一种银纳米线涂布溶液及透明导电薄膜
本专利技术涉及纳米光电子材料制备领域，特别涉及一种银纳米线涂布溶液及透明导电薄膜。
技术介绍
透明导电薄膜是具有较高可见光透过率和一定导电能力的功能薄膜，作为透明电极被广泛应用于液晶显示器、触摸屏、有机发光二极管和薄膜太阳能电池中，以及作为防静电涂层和电磁屏蔽层。透明导电膜能够同时实现高的可见光透过率和较高的电导率，因此能够保证可见光子和载流子的同时传输。到目前为止，使用历史最长、综合性能最好的透明导电材料是锡掺杂氧化铟(ITO)，能够在可见光透过率为80％的情况下达到方阻值小于10Ω，电阻率低于1.5×10-4Ω·cm-1。但是ITO面临着如下几个问题：第一，全球铟资源枯竭，价格节节攀升，这种状况随着LCD平板显示市场和薄膜太阳能电池市场的快速扩张而进一步加剧；第二，需要昂贵的真空镀膜设备并且在较高的基片温度下才能制备获得高质量的ITO薄膜，设备投资巨大；第三，当沉积在柔性基板上时，基片温度通常低于200℃，质量难以达到最佳，而且在使用过程中随着基片的弯曲，ITO容易开裂破坏。为了克服这些困难，业界开发了多种新型的透明导电薄膜材料，其中最典型的例子是导电聚合物、铝掺杂氧化锌(AZO)和碳纳米管(CNT)透明导电薄膜。然而，导电聚合物的电导率低、在可见光区域具有较强的吸收、化学稳定性差；铝掺杂氧化锌和ITO同样有着容易开裂的问题，而且由于氧化锌是两性氧化物，化学和环境稳定性不够好；而碳纳米管透明导电薄膜由于碳纳米管之间的接触电阻较大，难以同时实现低的方块电阻和高的可见光透过率。以往的导电纳米线(纳米管)与可见光透明聚合物构成的导电复合材料，大多把导电纳米线(纳米管)与聚合物按照一定的比例均匀混合、分散形成特定形状的块体、纤维或者薄膜。由于有机聚合物能够阻碍纳米线(纳米管)之间的电子传输，所以为了实现一定的导电能力就要求导电纳米线(纳米管)的混合比例要求较高，但不可避免地降低了可见光透过率。银纳米线导电薄膜相较于石墨烯、碳纳米管、有机聚合物、刻蚀的金属网格等新型透明导电材料在制备工艺、衬底选择性、导电性和宽光谱高透过性等方面的比较优势使其成为下一代透明导电薄膜的首选材料。银纳米线透明导电薄膜的导电机理是银纳米线之间无序排列形成导电网络，纳米线的无规分布导致薄膜的导电均匀性较差，同时银纳米线之间的节点电阻是其透明导电薄膜表面电阻较高的主要原因；导电均匀性差直接影响器件的性能，高表面电阻导致器件功耗较高。银纳米线在基底上随机排列，铺展性和平顺性差，造成薄膜表面微观粗糙度较大，是薄膜雾度较高的部分原因；粗糙表面在器件制备过程中易使后续沉积的材料短路，影响器件性能和工作稳定性。银纳米线之间的虚搭造成了薄膜的可弯折性能较差；银纳米线与柔性基底的结合力较差，极易造成银纳米薄膜容易损坏。这些不足限制了其在柔性电子器件的应用，故需要提高纳米线的分布均匀性并对银纳米线薄膜进行钎焊处理。传统的实现银纳米线薄膜的钎焊方法如加热、机械施压、引入介质、辐照纳米钎焊等方法可降低其银纳米线之间的节点电阻，并使其透明导电薄膜电阻优化，达到透明导电电极的使用要求。然而大部分银纳米线的传统钎焊方法只适应于实验室，无法直接应用在大批量的银纳米线薄膜的工业化生产中。其原因主要有：柔性薄膜的如PET基底无法达到耐受银纳米线的加热钎焊温度(至少200℃)；银纳米线的机械施压应力高达81GPa，在施压过程中极易造成银纳米线部分脱落，并对工业化涂布设备提出了较高的加压要求，且设备成本较为高昂；引入介质(如PEDOT:PSS，HAuCl4等)会造成银纳米线薄膜的透过率降低或雾度升高，制约其作为透明导电薄膜的应用，且银纳米线薄膜的涂布步骤较为复杂。透明导电膜的两个重要参数为光学透过率(T,％)和薄膜表面电阻(RS,Ω)。较高的光学透过率允许显示器应用的清晰的图像品质，照明和太阳能转换应用的较高效率。较低电阻率可以降低器件功耗，同时电阻均匀性对于器件性能如OLED的发光均匀性至关重要。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种提高银纳米线薄膜导电均匀性及对其节点进行钎焊的方法，解决了银纳米线薄膜的表面电阻过高、相对较差的耐弯折性能、透过率和雾度较差等问题。首先，本专利技术涉及一种银纳米线涂布溶液，其分散树脂可以与纳米线表面的金属离子络合，提高其分布均匀性，改善纳米线铺展性和平顺性，降低薄膜表面粗糙度；其次，该涂布溶液中含有金属熔钎剂，该熔钎剂在薄膜干燥过程中可以将纳米线表面的金属离子还原为金属，通过纳米线的节点将纳米线钎焊为一体，形成互通网络结构；再次，本专利技术涉及一种包括金属纳米网络及分散树脂的透明导电薄膜，其中透明导电薄膜中的纳米线分散均匀，铺展性和平顺性好，表面粗糙度较低；并通过纳米线的节点形成互通网络结构。因此在具备高光学透过率的同时，膜层的面电阻较低，导电均匀性高。此外，本专利技术的透明导电薄膜，在制备过程中将金属纳米线钎焊为一体，该方法包括在100℃至200℃的温度下将金属纳米线薄膜干燥20S～10min。本专利技术的透明导电薄膜，络合性分散树脂可与纳米线表面金属离子络合提高纳米线在膜中的分布均匀性，改善纳米线铺展性和平顺性，降低薄膜表面粗糙度；熔钎剂可以在膜层干燥过程中将纳米线的节点钎焊形成互通网络结构从而降低薄膜面电阻。从而使透明导电薄膜具有高的光学透过率、低表面电阻、高导电均匀性、低表面粗糙度及低雾度。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。图1为本专利技术实施例1中透明导电薄膜的SEM图；图2为本专利技术对比例1中透明导电薄膜的SEM图；图3为本专利技术对比例2中透明导电薄膜的激光显微镜图片(×50倍)；图4为本专利技术对比例3中透明导电薄膜的激光显微镜图片(×50倍)。具体实施方式下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术的保护范围。方法在一方面，本专利技术揭示了一种透明导电薄膜的制造方法，所述透明导电薄膜包括在互通网络中的多根金属纳米线，所述网络包括钎焊为一体的金属纳米线节点，该制造方法包括如下步骤:提供一个衬底；和在衬底上形成一个包含金属纳米线互通网络的薄膜；以及在相邻的金属纳米线之间形成若干钎焊为一体的金属纳米线节点。在一个实施例中，形成透明导电薄膜的方法包括如下步骤:将纳米线分散在分散树脂溶液中制备纳米线涂布溶液；将涂布溶液涂布到衬底上以形成涂膜；以及在100～200℃之间的温度下对涂膜进行干燥。衬底...

【技术保护点】
1.一种银纳米线涂布溶液，其特征在于，包括银纳米线、分散树脂、熔钎剂、润湿剂和溶剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种银纳米线涂布溶液，其特征在于，包括银纳米线、分散树脂、熔钎剂、润湿剂和溶剂。


2.根据权利要求1所述的银纳米线涂布溶液，其特征在于，包括0.01～5.0wt.％的银纳米线，0.02～10wt.％的分散树脂，0.002～1.0wt.％的熔钎剂，0.001～0.2wt.％的润湿剂，83.82～99.966wt.％的溶剂。


3.根据权利要求1所述的银纳米线涂布溶液，其特征在于，包括0.02～4.0wt.％的银纳米线，0.04～8wt.％的分散树脂，0.004～0.8wt.％的熔钎剂，0.002～0.15wt.％的润湿剂，87.1～99.934wt.％的溶剂。


4.根据权利要求1所述的银纳米线涂布溶液，其特征在于，包括0.05～2.0wt.％的银纳米线，0.1～4wt.％的分散树脂，0.01～0.4wt.％的熔钎剂，0.005～0.1wt.％的润湿剂，93.5～99.835wt.％的溶剂。


5.根据权利要求1所述的银纳米线涂布溶液，其特征在于，所述银纳米线的长径比为20-5000，长度为5μm到100μm，直径为10nm到200nm。


6.根据权利要求1所述的银纳米线涂布溶液，其特征在于，所述银纳米线的长径比为500-3000，长度为10μm到50μm，直径为10nm到50nm。


7.根据权利要求1所述的银纳米线涂布溶液，其特征在于，所述分散树脂为含N、O、S配位原子的树脂。


8.根据权利要求1所述的银纳米线涂布溶液，其特征在于，所述分散树脂具有与银纳米线表面具有强亲和力的基团。


9.根据权利要求1所述的银纳米线涂布溶液，其特征在于，所述分散树脂可以促进银纳米线的分散和稳定，提高纳米线在涂覆过程中的铺展性和平顺性，降低薄膜表面粗糙度，使纳米线在膜中分布更均匀，提高导电均匀性。


10.根据权利要求1所述的银纳米线涂布溶液，其特征在于，所述分散树脂可以提供钎焊过程所需的金属离子，并在薄膜干燥过程中包覆在纳米线表面防止金属被氧化。


11.根据权利要求1所述的银纳米线涂布溶液，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：强骥鹏，曾西平，靳世东，王海波，巫春荣，陆华俊，肖谢，詹世治，李晓明，
申请(专利权)人：深圳市华科创智技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44