本发明专利技术涉及柔性透明导电薄膜制备技术领域，且公开了一种弹性可拉伸透明导电薄膜及制备方法，利用晶种诱导在铜纳米线的表面二次生长铜纳米线，得到可以提高铜线交叉点之间互焊与互联能力的树枝状铜纳米线，以其为导电材料制备电极，在树枝状铜纳米线电极上电镀一层金属镍，得到弹性可拉伸透明导电薄膜。其中，树枝状铜纳米线之间被镍层完全填充，没有空隙，近乎消除了铜线之间的接触电阻，且镍层改变了树枝状铜纳米线与柔性基底之间的简单沉积，树枝状铜纳米线被镍层紧紧地包住并覆盖在基底材料上，不仅显著地改善了树枝状铜纳米线之间的接触电阻，而且提高了树枝状铜纳米线的抗氧化能力、增强了铜电极与柔性基体之间的附着性能。能。
【技术实现步骤摘要】
一种弹性可拉伸透明导电薄膜及制备方法
[0001]本专利技术涉及柔性透明导电薄膜制备
，具体为一种弹性可拉伸透明导电薄膜及制备方法。
技术介绍
[0002]兼具高导电性和光学透明性的透明导电薄膜，又称透明导电电极，其允许光子通过并同时传输电荷载流子是液晶电视，触摸屏，智能手机，智能玻璃，有机发光二极管，传感器，以及光伏电池等的必要组成部分。基于金属氧化物的电极，例如氧化铟锡(ITO)和掺氧化铟(FTO)可以对薄膜厚度和掺杂浓度进行控制，具有高稳定性，良好的透光率以及较低的电阻，已被广泛应用于太阳能电池中的透明电极，所以掺杂的金属氧化物薄膜成功应用在光电子器件领域。
[0003]但是，由于氧化铟锡有毒，易脆并且铟为稀土元素，价格不菲。另外，先进的电极沉积技术大大增加了成本。人们开始探寻代替它的下一代柔性、廉价且可与大规模制造方法兼容的透明导电电极材料。
[0004]铜纳米线(CuNWs)作为透明电极，以其良好的光透过性、导电性、柔性以及低成本特性得到了研究者及工业界的广泛关注。然而，CuNWs线间的接触电阻高，极易被氧化，严重限制了CuNWs透明电极在光电器件中的应用。
技术实现思路
[0005]本专利技术提供一种弹性可拉伸透明导电薄膜及制备方法，该制备方法利用晶种诱导在铜纳米线的表面二次生长铜纳米线，得到可以提高铜线交叉点之间互焊与互联能力的树枝状铜纳米线，以该树枝状铜纳米线为导电材料制备电极，在树枝状铜纳米线电极上电镀一层金属镍，得到弹性可拉伸透明导电薄膜。其中，树枝状铜纳米线之间被镍层完全填充，没有空隙，近乎消除了铜线之间的接触电阻，且镍层改变了树枝状铜纳米线与柔性基底之间的简单沉积，树枝状铜纳米线被镍层紧紧地包住并覆盖在基底材料上，不仅显著地改善了树枝状铜纳米线之间的接触电阻，而且提高了树枝状铜纳米线的抗氧化能力、增强了铜电极与柔性基体之间的附着性能。
[0006]一种弹性可拉伸透明导电薄膜的制备方法，包括如下步骤：
[0007]步骤Step1，制备树枝状铜纳米线，具体方法为：制备高长径比铜纳米线，采用氯化铁(FeCl3)溶液处理铜纳米线，在铜纳米线上生成铜离子(Cu
2+
)，Cu
2+
在碱性溶液中与氢氧根离子发生化学反应生成氢氧化铜沉淀负载在铜纳米线表面上，该氢氧化铜沉淀为铜纳米线的二次生长提供晶种，利用晶种诱导在铜纳米线的表面二次生长铜纳米线，得到树枝状铜纳米线；
[0008]其中，高长径比铜纳米线的直径20
‑
60nm、长度30
‑
80μm；
[0009]步骤Step2，配制树枝状铜纳米线分散液，将其通过真空抽滤沉积在尼龙滤膜上，转移到柔性基底上，得到树枝状铜纳米线电极；
[0010]其中，尼龙滤膜的孔径为0.45μm；
[0011]其中，树枝状铜纳米线分散液的浓度为1
‑
5mg/mL；
[0012]为了移除树枝状铜纳米线表面的有机物，将树枝状铜纳米线透明电极浸泡在0.1
‑
0.9M的NaBH4溶液中10
‑
60s，采用混合溶液(V水∶V无水乙醇＝1∶1)冲洗，并在60
‑
90℃烘箱中干燥至恒重，得到树枝状铜纳米线电极；
[0013]步骤Step3，采用镍电镀液，使用电化学工作站计时电流法，在树枝状铜纳米线电极上进行电镀处理，将电镀后的薄膜使用混合溶液(V水∶V无水乙醇＝1∶1)清洗后干燥至恒重，得到弹性可拉伸透明导电薄膜。
[0014]其中，所述镍电镀液的浓度为25％；
[0015]所述电镀的工艺参数为：电压5V，时间1min。
[0016]优选的，所述树枝状铜纳米线的制备方法，包括如下步骤：
[0017]步骤Step1，将高长径比铜纳米线分散在去离子水中，配制铜纳米线分散液；
[0018]步骤Step2，配制FeCl3溶液，首先将该FeCl3溶液与铜纳米线分散液等体积混合反应，之后向混合液中与FeCl3溶液等体积的NaOH溶液，在铜纳米线表面上负载氢氧化铜晶粒，获得带有二次生长晶种的铜纳米线；
[0019]其中，铜纳米线分散液的浓度为0.5
‑
5mg/mL；
[0020]FeCl3溶液的浓度为0.05
‑
0.5mmol/L；
[0021]NaOH溶液的浓度为0.1
‑
1mmol/L；
[0022]步骤Step3，把带有二次生长晶种的铜纳米线分散在去离子水中，加入铜源、表面活性剂、还原剂和碱液，于水浴温度40
‑
60℃、搅拌速率100
‑
900rpm下反应1
‑
5h，之后于60
‑
80kPa、120
‑
160℃下反应9
‑
15h，制备得到树枝状铜纳米线。
[0023]其中，铜源为二水合氯化铜(CuCl2·
2H2O)溶液，其浓度为0.01
‑
0.1mg/mL；
[0024]表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵溶液，其浓度为0.002
‑
0.02mg/mL；
[0025]还原剂为抗坏血酸溶液，其浓度为4
‑
20mg/mL；
[0026]碱液为NaOH溶液，其浓度为0.0025
‑
0.025mg/mL。
[0027]所述搅拌转速为100
‑
900rpm，例如可以是100rpm、300rpm、600rpm、900rpm，优选为600rpm；
[0028]一种弹性可拉伸透明导电薄膜，包括：柔性基底、树枝状铜纳米线电极和金属镍层，所述柔性基底上沉积一层树枝状铜纳米线，在树枝状铜纳米线电极上电镀一层金属镍，树枝状铜纳米线之间被镍层完全填充，树枝状铜纳米线被镍层紧紧地包住并覆盖在柔性基底材料上。
[0029]其中，柔性基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚二甲氧基硅氧烷(PDMS)、聚氨酯(PU)、聚氨酯丙烯酸树脂嵌段型共聚物(PUA)、离子液凝胶、SES/SEBS弹性基底、PU
‑
PVA(36
‑
130w)、弹性体复合纤维(200
‑
800nm)、聚氧化乙烯(PEO)、丁苯橡胶、丙烯酸树脂(PA)、聚乙烯醇(PVA)中的一种。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具备以下有益的技术效果：
[0031]本专利技术：利用晶种诱导在铜纳米线的表面二次生长铜纳米线获得树枝状铜纳米线，以树枝状铜纳米线为导电材料在柔性基底上制备电极，在树枝状铜纳米线电极上电镀一层金属镍，制成弹性可拉伸透明导电薄膜，其方阻低至4.3Ω/sq、透光率高达89％，与对
比例相比(在铜纳米线上电镀镍的导电薄膜的方阻8.4Ω/sq、透光率85％；以树枝状铜纳米线未电镀镍的导电薄膜的方阻47Ω/sq、透本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种弹性可拉伸透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤Step1，制备树枝状铜纳米线，具体方法为：制备高长径比铜纳米线，采用FeCl3溶液处理铜纳米线，在铜纳米线上生成铜离子，Cu
2+
在碱性溶液中与氢氧根离子发生化学反应生成氢氧化铜沉淀负载在铜纳米线表面上，该氢氧化铜沉淀为铜纳米线的二次生长提供晶种，利用晶种诱导在铜纳米线的表面二次生长铜纳米线，得到树枝状铜纳米线；步骤Step2，配制树枝状铜纳米线分散液，将其通过真空抽滤沉积在尼龙滤膜上，转移到柔性基底上，得到树枝状铜纳米线电极；步骤Step3，采用镍电镀液，使用电化学工作站计时电流法，在树枝状铜纳米线电极上进行电镀处理，将电镀后的薄膜使用混合溶液清洗后干燥至恒重，得到弹性可拉伸透明导电薄膜。2.根据权利要求1所述的一种弹性可拉伸透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述树枝状铜纳米线分散液的浓度为1
‑
5mg/mL。3.根据权利要求1所述的一种弹性可拉伸透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤Step2，将树枝状铜纳米线透明电极浸泡在0.1
‑
0.9M的NaBH4溶液中10
‑
60s，采用混合溶液冲洗，并在60
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90℃烘箱中干燥至恒重，得到树枝状铜纳米线电极。4.根据权利要求1所述的一种弹性可拉伸透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤Step3，镍电镀液的浓度为25％，电镀的电压5V、时间1min。5.根据权利要求1所述的一种弹性可拉伸透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述树枝状铜纳米线的制备方法，包括如下步骤：步骤Step1，将高长径比铜纳米线分散在去离子水中，配制铜纳米线分散液；步骤Step2，配制FeCl3溶液，首先将该FeCl3溶液与铜纳米线分散液等体积混合反应，之后向混合液中与FeCl3溶液等体积的NaOH溶液，在铜纳米线表面上负载氢氧化铜晶粒，获得带有二次生长晶种的铜纳米线；步骤Step3，把带有二次生长晶种的铜纳米线分散在去离子水中，加入铜源、表面活性剂、还原剂和碱液，于水浴温度40
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【专利技术属性】
技术研发人员：甘李，王帅，周明，杨建文，
申请(专利权)人：重庆烯宇新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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