基于自组装模板-金属沉积法及气态碳源沉积法制备透明耐高温电热器件的方法技术

本发明专利技术提供一种基于自组装模板

【技术实现步骤摘要】
基于自组装模板
‑
金属沉积法及气态碳源沉积法制备透明耐高温电热器件的方法


[0001]本专利技术涉及一种透明耐高温电热器件的制备方法，属于透明导电薄膜


技术介绍

[0002]近年来，随着我国北方开始实行“煤改电”政策，各类电代煤取暖设备开始走入寻常百姓家，为我国北方清洁能源应用和大气污染治理起到了重要的推动作用，其中各类电热墙暖画和电热地暖更是在安装施工、使用便利性和舒适性上具有较为明显的优势。此外，随着南方供暖的逐渐展开，南方家庭冬季取暖采用电采暖产品也越来越成为流行趋势，各类电采暖产品的市场潜力巨大。
[0003]石墨烯是新世纪发展起来的战略性新兴材料，其具备诸多独特的性能，如极强的导电、导热能力。在远红外电热应用领域，石墨烯电热膜能够辐射人体所需的远红外线，具有医疗级应用的潜力，因此其发热应用需求旺盛。近年来，石墨烯电发热膜器件研发与制造产业发展较快，已经逐步在取代传统电热膜发热材料，成为远红外电热膜发展的产业趋势。
[0004]
技术介绍
部分的内容仅仅是专利技术人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是针对现有技术存在问题中的一个或多个，提供了一种基于自组装模板
‑
金属沉积法及气态碳源沉积法制备透明耐高温电热器件的方法，包括：
[0006]1)采用自组装模板
‑
金属沉积法在耐高温透明基底上制备镍基金属透明导电材料；
[0007]2)在步骤1)获得的镍基金属透明导电材料基础上，通过涂布引入碳纳米管薄膜；
[0008]3)在步骤2)完成的基础上，通过化学气相沉积法，在镍基金属透明导电材料之上制备石墨烯薄膜，得到金属
‑
石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜；
[0009]4)在步骤3)获得的金属
‑
石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜基础上，采用封装工艺，制备透明耐高温电热器件。
[0010]根据本专利技术的一个方面，所述步骤1)中，所述采用自组装模板
‑
金属沉积法在耐高温透明基底上制备镍合金金属基透明导电材料的具体方法为：
[0011]1‑
1)采用可实现自组装的有机溶胶在玻璃基板表面通过印刷、旋涂、喷涂、刮涂或狭缝式涂布的方法，形成自组装的龟裂模板，其裂隙位置为待沉积金属区；
[0012]1‑
2)采用物理气相沉积、化学气相沉积或电化学沉积的方法在龟裂模板上沉积一层或多层金属材料，且确保顶层金属为纯镍材料或含镍合金材料；
[0013]1‑
3)除去自组装模板，获得镍基金属透明导电材料。
[0014]在龟裂模板上沉积一层金属材料时，只能为纯镍材料或含镍合金材料。在龟裂模板上沉积多层金属材料时，只需要保证最后沉积的是纯镍材料或含镍合金材料即可，沉积
的底层或中间层可以为其它材料。
[0015]根据本专利技术的一个方面，所述有机溶胶采用龟裂指甲油胶、二氧化钛溶胶、丙烯酸乳液。在自然晾干或加热烘干后可产生不规则分布的裂纹，这些裂纹连接在一起，形成不规则的网格形状。再沉积金属后去除自组装模板，使耐高温透明基底表面形成不规则网格形状的金属。碳纳米管溶液涂布在形成不规则网格形状的金属的基底上，同时碳纳米管溶液填充了金属网格开口区，以利于提升总体远红外辐射效率。
[0016]根据本专利技术的一个方面，所述镍合金的其它成分可为铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、铝(Al)、钼(Mo)、钨(W)、硅(Si)中的一种或几种组合。
[0017]根据本专利技术的一个方面，所述步骤2)中，采用在镍基金属透明导电材料上涂布碳纳米管溶液来实现，具体方法为：
[0018]2‑
1)配置碳纳米管溶液，碳纳米管的质量浓度为0.1
‑
5wt％；
[0019]2‑
2)采用喷涂、旋涂、刮涂或狭缝式涂布的方法，在镍基金属导电薄膜上涂布碳纳米管溶液；
[0020]2‑
3)涂布后进行烘烤干燥，形成一层连续干燥的碳纳米管薄膜，即可。
[0021]根据本专利技术的一个方面，所述步骤2
‑
1)中，所述碳纳米管溶液的溶剂为水。
[0022]根据本专利技术的一个方面，所述步骤2
‑
1)中，碳纳米管的质量浓度为0.1
‑
0.5wt％；优选0.2wt％。本专利技术采用低浓度的碳纳米管，可以形成良好的分散，同时保持一定质量浓度，如0.1
‑
5wt％，可以确保涂布的厚度，即在非规则形金属表面形成良好的连续薄膜，同时确保具备较好的透过率。碳纳米管的质量浓度为0.2wt％时，涂布更加方便，成膜后成品率最高。
[0023]根据本专利技术的一个方面，所述步骤2
‑
2)中，涂布厚度为1
‑
5微米。碳纳米管水溶液涂布后湿膜的厚度为1
‑
5微米，烘干后形成的薄膜厚度为100
‑
500 纳米。
[0024]根据本专利技术的一个方面，所述步骤2
‑
2)中，烘烤条件为：100
‑
150℃，时间为10
‑
60min；优选地，烘烤条件为：150℃，时间为30min。
[0025]根据本专利技术的一个方面，所述步骤3)中，采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法在低温下沉积石墨烯，具体方法为：
[0026]3‑
1)将耐高温透明衬底的在镍基金属透明导电材料放入真空腔室；
[0027]3‑
2)抽真空，并在300
‑
500℃下通入碳源气体，通过等离子体作用，在低温下裂解碳源气体，从而可在镍或镍合金表面生成石墨烯薄膜，并使得石墨烯与碳纳米管紧密连接。
[0028]根据本专利技术的一个方面，所述耐高温透明基底采用耐温大于350℃的耐温玻璃；如石英玻璃、单晶玻璃。
[0029]根据本专利技术的一个方面，所述碳源气体为甲烷或乙炔。
[0030]根据本专利技术的一个方面，所述步骤4)中，所述封装工艺为：
[0031]取与耐高温透明衬底相同的封装材料，并在封装材料上预先开孔，使封装后暴露出器件的接线端子；
[0032]在完成沉积石墨烯的镍基透明导电薄膜基础上，用粘合剂粘合封装材料，形成三明治结构，即玻璃
‑
复合透明导电薄膜
‑
玻璃的结构。
[0033]根据本专利技术的一个方面，所述粘合剂为硅酮密封胶、无机硅酸钠耐高温密封胶或无机烧结型玻璃粉浆料；
[0034]优选地，封装材料采用厚度为0.05
‑
20mm的玻璃，所述玻璃基底光学透过率为>40％。这样保证本方法所得器件产品总体光学透过率>30％。选择高光学透过率玻璃，电热器件的光学透过率可以达到90％以上。
[0035]优选地，所述封装工艺全程在真空条件下进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于自组装模板
‑
金属沉积法及气态碳源沉积法制备透明耐高温电热器件的方法，其特征在于，包括：1)采用自组装模板
‑
金属沉积法在耐高温透明基底上制备镍基金属透明导电材料；2)在步骤1)获得的镍基金属透明导电材料基础上，通过涂布引入碳纳米管薄膜；3)在步骤2)完成的基础上，通过化学气相沉积法，在镍基金属透明导电材料之上制备石墨烯薄膜，得到金属
‑
石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜；4)在步骤3)获得的金属
‑
石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜基础上，采用封装工艺，制备透明耐高温电热器件。2.根据权利要求1所述的基于组装模板
‑
金属沉积法及气态碳源沉积法制备透明耐高温电热器件的方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述采用自组装模板
‑
金属沉积法在耐高温透明基底上制备镍合金金属基透明导电材料的具体方法为：1
‑
1)采用可实现自组装的有机溶胶在玻璃基板表面通过印刷、旋涂、喷涂、刮涂或狭缝式涂布的方法，形成自组装的龟裂模板，其裂隙位置为待沉积金属区；1
‑
2)采用物理气相沉积、化学气相沉积或电化学沉积的方法在龟裂模板上沉积一层或多层金属材料，且确保顶层金属为纯镍材料或含镍合金材料；1
‑
3)除去自组装模板，获得镍基金属透明导电材料。3.根据权利要求2所述的基于自组装模板
‑
金属沉积法及气态碳源沉积法制备透明耐高温电热器件的方法，其特征在于，所述有机溶胶采用龟裂指甲油胶、二氧化钛溶胶、丙烯酸乳液。4.根据权利要求2所述的基于自组装模板
‑
金属沉积法及气态碳源沉积法制备透明耐高温电热器件的方法，其特征在于，所述镍合金的其它成分可为铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、铝(Al)、钼(Mo)、钨(W)、硅(Si)中的一种或几种组合。5.根据权利要求1所述的基于自组装模板
‑
金属沉积法及气态碳源沉积法制备透明耐高温电热器件的方法，其特征在于，所述步骤2)中，采用在镍基金属透明导电材料上涂布碳纳米管溶液来实现，具体方法为：2
‑
1)配置碳纳米管溶液，碳纳米管的质量浓度为0.1
‑
5wt％；2
‑
2)采用喷涂、旋涂、刮涂或狭缝式涂布的方法，在镍基金属导电薄膜上涂布碳纳米管溶液；2
‑
3)涂布后进行烘烤干燥，形成一层连续干燥的碳纳米管薄膜，即...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭化兵，潘卓成，潘智军，
申请(专利权)人：安徽宇航派蒙健康科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：