一种银纳米线-生物材料复合透明导电薄膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种银纳米线

【技术实现步骤摘要】
一种银纳米线
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生物材料复合透明导电薄膜及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于电子器件
，具体涉及一种银纳米线
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生物材料复合透明导电薄膜及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]ITO（氧化铟锡）具有高可见光透过率和高电导率，常常作为OLED、太阳能电池、触摸屏和传感等器件的电极，占据着很大的市场份额。但是，铟资源稀缺，质脆，制备工艺复杂，极大地限制了其在柔性电子领域的应用。研究者们致力于开发第二代柔性透明电极，例如碳基材料、金属纳米线、超薄金属和导电聚合物电极等柔性透明导电材料。
[0003]在这些柔性透明电极材料中，银纳米线（AgNWs）被认为是最有望替代ITO的透明电极材料。银纳米线具有优异的导电性能、较高的透光率、良好的耐弯折性能。但是AgNWs也有自身缺点：纳米线之间的堆叠会造成纳米线网络的表面粗糙度较大，往往容易引起器件短路；另外AgNWs暴露在空气环境下容易被氧化，如果是在高温高湿环境下，AgNWs的氧化情况会更严重，会极大地破化AgNWs导电网络的性能。
[0004]目前有不少文献报道了利用修饰的方法制备银纳米线复合电极，改善银纳米线电极表面粗糙度、提升电极的稳定性。例如Lee等人利用层层自组装（layer
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by
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layer self
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assembly，LBL）的方法在银纳米线薄膜上沉积氧化石墨烯GO,得到了机械稳定性很好的复合电极，但是一定厚度的GO会降低银纳米线电极的光电性能（Adv. Mater. 2015, 27, 2252
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2259）；Kim等人利用溅射氧化锌（ZnO）的方法，制备三层结构的ZnO/AgNWs/ZnO复合电极，该复合透明电极具备高机械稳定性和热稳定性，但同样的，ZnO覆盖层会降低银纳米线薄膜的透过率（ACS Nano 2013, 7, 2, 1081
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1091）。这些方法都很难实现在提升银纳米线电极的稳定性的同时，不影响电极本身光电性能，另外这些方法中采用的修饰材料都不是生物兼容的环保材料。最近，Jin等人利用壳聚糖修饰纳米线电极，制备了具有平整表面的复合电极，但是壳聚糖在一定的温度下会分解并且会变黑，导致复合电极透过率降低（ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 4733
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4741）。因此，开发新的生物相容性材料去制备高质量的银纳米线复合透明电极是很有必要的。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种银纳米线
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生物材料复合透明导电薄膜及其制备方法与应用，利用具有抗氧化性的生物材料，通过环境友好的工艺制备过程，实现一种高质量的柔性透明电极的制备。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采取的技术方案为：一种银纳米线
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生物材料复合透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：步骤1，银纳米线溶液的制备以银纳米线分散液为前驱体溶液，与溶剂A混合，得AgNWs溶液，AgNWs溶液中AgNWs
的浓度为1～10 mg/mL,所述溶剂A为无水乙醇、异丙醇或去离子水；步骤2，生物材料溶液的制备将生物材料与溶剂B混合后超声均匀，所得生物材料溶液的浓度为5～60 mg/mL，所述溶剂B为无水乙醇、异丙醇、去离子水、丙酮或乙二醇，所述生物材料为抗氧化性的天然材料；步骤3，透明基底预处理将基底进行清洗处理，得预处理后基底；步骤4，AgNWs/生物材料复合薄膜的制备先在预处理过的基底上涂布AgNWs溶液，于80～120℃下固化10～20 min形成AgNWs薄膜，再在AgNWs薄膜上涂布生物材料溶液，于40～100℃下固化10～30 min，从形成AgNWs/生物材料复合透明导电薄膜。
[0007]作为改进的是，步骤2中所述抗氧化性的天然材料为蜂胶、维生素C、茶多酚或植酸。
[0008]作为改进的是，步骤3中基底为玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚酰亚胺PI、紫外固化光学胶NOA63、聚乙烯醇PVA、聚甲基硅氧烷PDMS、聚氨酯丙烯酸酯PUA或水凝胶。
[0009]作为改进的是，步骤3中透明基底预处理的具体步骤为：分别用洗涤剂、去离子水、乙醇和丙酮将基底超声清洗20
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30 min，再用紫外臭氧清洗仪(UV/ozone)于45W的功率下表面处理5
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20 min，即可。
[0010]作为改进的是，步骤3中透明基底预处理为等离子体处理30
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100s。
[0011]作为改进的是的，步骤3中所述的涂布方式为刮刀涂布、迈耶棒刮涂、狭缝涂布、喷涂或旋涂。
[0012]一种基于上述任一项制备方法制备所得银纳米线
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生物材料复合透明导电薄膜。
[0013]上述银纳米线
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生物材料复合透明导电薄膜在柔性透明电极上的应用。
[0014]有益效果：与现有技术相比，本专利技术一种银纳米线
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生物材料复合透明导电薄膜及其制备方法与应用，具有如下优势：1) 本专利技术通过溶液法将具有抗氧化性的生物材料涂布在银纳米线薄膜的表面作为保护层，在保持其原有光电性能的基础上，极大地改善了银纳米线薄膜的抗氧化性，热稳定性，机械稳定性以及表面平整度，使银纳米线薄膜在多个性能方面大幅度提高；2) 本专利技术采用天然生物材料修饰纳米线电极，制备工艺简单且环保，对减少工业生产中的污染有一定帮助，适合进行工业化生产。
附图说明
[0015]图1为AgNWs薄膜和AgNWs/蜂胶复合薄膜的方阻和透过率，其中，（a）为方阻，（b）为透过率；图2为AgNWs薄膜和AgNWs/蜂胶复合薄膜在温度60℃和湿度85%环境下放置700小时后的的方阻变化对比；图3为AgNWs薄膜和AgNWs/蜂胶复合薄膜在温度60℃和湿度85%的环境下放置700小时后的的微观形貌图对比；
min，形成AgNWs薄膜；再在AgNWs薄膜上涂覆浓度为30 mg/mL的维生素C溶液，旋涂成膜，在50℃下固化20min，获得AgNWs/维生素C复合薄膜。
[0021]实施例3以实施例1制备的AgNWs/蜂胶复合导电薄膜为例进行应用，同时制备AgNWs导电薄膜，比较两者的性能。
[0022]测试两种导电薄膜的方块电阻和透过率，结果如图1所示，蜂胶对AgNWs导电薄膜的光电性能几乎没有影响，AgNWs/蜂胶复合导电薄膜在可见光范围的透过率超过90%的情况下，方块电阻为20
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30 Ω/sq。
[0023]测试两种导电薄膜的抗氧化稳定性，将两种电极放置在温度60℃和湿度85%环境下，测量方阻的变化值，测试结束后进行微观形貌的观察，具体如图2和图3所示。图2展示的是方阻的变化，可以看出AgNWs薄膜在高温高湿环境下放置300小时之后导电性极度下降，而AgNWs/蜂胶复合薄膜在放置700小时之后导电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种银纳米线
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生物材料复合透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，银纳米线溶液的制备：以银纳米线分散液为前驱体溶液，与溶剂A混合，得AgNWs溶液，AgNWs溶液中AgNWs的浓度为1～10 mg/mL,所述溶剂A为无水乙醇、异丙醇或去离子水；步骤2，生物材料溶液的制备：将生物材料与溶剂B混合后超声均匀，所得生物材料溶液的浓度为5～60 mg/mL，所述溶剂B为无水乙醇、异丙醇、去离子水、丙酮或乙二醇，所述生物材料为抗氧化性的天然材料；步骤3，透明基底的预处理：将基底进行清洗处理，得预处理后基底；步骤4，AgNWs/生物材料复合薄膜的制备：先在预处理过的基底上涂布AgNWs溶液，于80～120℃下固化10～20 min形成AgNWs薄膜，再在AgNWs薄膜上涂布生物材料溶液，于40～100℃下固化10～30 min，从形成AgNWs/生物材料复合透明导电薄膜。2.根据权利要求1所述的银纳米线
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生物材料复合透明导电薄膜的制备方法，其特征在于：步骤2中所述抗氧化性的天然材料为蜂胶、维生素C、茶多酚或植酸。3.根据权利要求2所述的银纳米线
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生物材料复合透明导电薄膜的制备方法，其特征在于：步骤3中基底为玻...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新稳，秦玥，陈月花，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：