使用金属丝来制备导电薄膜的方法以及导电薄膜技术

一种制造导电薄膜的方法以及由此方法制得的导电薄膜。所述方法包括：通过使用超声波的切割步骤以及使用酸的化学反应步骤中的至少一个步骤对碳纳米管进行预处理；将所述碳纳米管分散在溶剂中；将金属丝与所述碳纳米管的分散溶液混合；以及通过在基底上涂覆混合的生成物以形成电极层。因此，能够容易地制得具有高透光度和高导电率的导电薄膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制备具有导电率和透光度的导电薄膜的方法，以及由该方法制得 的导电薄膜。
技术介绍
导电薄膜是一种功能性的光学薄膜，广泛地应用在家电设备、工业设备和办公设 备等中。现今，具有透光特性的透明导电薄膜被广泛地应用在具有低透明性和低电阻的设 备中，例如，太阳能电池和各种显示设备(PDP、IXD和0LED)。作为透明的导电薄膜，通常使 用氧化铟锡(ITO)。然而，ITO具有以下缺点第一，ITO价格昂贵，并且对甚至较小的外部冲击力或应力的耐受性较低。第二，ITO具有较弱的机械稳定性(当被弯曲或折叠时)。第三，ITO的电学性质容易通过由于ITO的热膨胀系数与基底的热膨胀系数之间 的差异而产生的热变形而发生改变。为了解决这些问题，提出了一种简单的用于制备导电薄膜的方法。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种能够制备导电薄膜的与常规方法不同的制备导 电薄膜的方法，以及由该方法制得的导电薄膜。本专利技术的另一个目的在于提供一种具有增强的耐久性的导电薄膜。为了实现在此具体广泛描述的这些和其它的优点以及根据本专利技术的目的，提供一 种制备导电薄膜的方法，该方法包括通过使用超声波的切割步骤以及使用酸的化学反应 步骤中的至少一个步骤对碳纳米管进行预处理；将所述碳纳米管分散在溶剂中；将金属丝 与碳纳米管分散溶液混合；以及通过在基底(substrate)上涂覆混合的生成物以形成电极 层。根据本专利技术的另一方面，所述溶剂可以包括二甲基甲酰胺(DMF)、N_甲基-2-吡咯 烷酮(NMP)、乙醇、水和氯苯中的至少一种。所述金属丝可以含有金、银、铜和钼中的至少一 种。根据本专利技术的另一方面，所述制备导电薄膜的方法还可以包括通过使多种不同的 材料相互反应来合成金属丝。所述金属丝的直径可以为1-2000纳米。所述金属丝的长度 可以为1-100 μ m。所述合成的步骤可以包括用于加热乙二醇溶液的加热步骤；用于向化 学反应溶液中添加反应物的加料步骤；以及用于通过离心分离所述溶液而生成金属丝的生 成步骤。根据本专利技术的另一方面，所述制备导电薄膜的方法还可以包括向所述溶剂中添加 导电聚合物。所述导电聚合物可以包括聚3，4_乙撑二氧噻吩(PEDOT)、多吡咯和聚苯胺中的至少一种。根据本专利技术的另一方面，所述制备导电薄膜的方法还可以包括向所述溶剂中添加 离子化的液体材料。所述离子化的液体材料可以包括1-丁基-3-甲基咪唑、1-己基-3-甲 基咪唑和1-甲基-3-甲基咪唑中的至少一种。根据本专利技术的另一方面，所述制备导电薄膜的方法还可以包括对所述基底的表面 进行化学处理的表面处理过程，以使该表面具有亲水性或疏水性。根据本专利技术的另一种实施方式，所述制备导电薄膜的方法还可以包括通过多种 化合物间的化学反应来合成金属丝；将所述金属丝和碳纳米管分散在溶剂中；以及通过在 透明基底上涂覆分散溶液而在所述透明基底的表面形成电极层。为了实现在此具体广泛描述的这些和其它的优点以及根据本专利技术的目的，还提供 了一种导电薄膜，该导电薄膜包括透明基底、电极层和金属丝，其中，所述电极层是通过在 所述基底的表面涂覆碳纳米管而形成的；所述金属丝被设置在所述电极层上以与所述碳纳 米管混合；并且所述碳纳米管可以由单壁碳纳米管(single-walled carbon nanotubes), 双壁碳纳米管和多壁碳纳米管中的至少一种形成。通过本专利技术说明书在下文的详细描述并结合附图，本专利技术的前述和其它的目的、 特点、方面和优点更加显而易见。附图说明附图用于对本专利技术进行进一步的说明，作为说明书的一部分与说明书一起来说明 本专利技术的实施方式，并用于解释本专利技术的原理。附图包括图1为根据本专利技术第一种实施方式的导电薄膜的示意图；图2为显示了根据本专利技术的第一种实施方式的制备导电薄膜的方法的流程图；图3为显示了合成将与所述导电薄膜混合的金属丝的方法的流程图；图4为沿着图1的IV-IV线的截面图；图5Α和5Β为图1中导电薄膜的放大图，显示了由扫描电子显微镜(SEM)所拍摄 的导电薄膜；以及图6Α和6Β分别为显示了图2方法制备的导电薄膜的表面电阻和透光度的曲线 图。具体实施例方式参考附图对本专利技术进行更详细的说明。在下文中，将参考附图对根据本专利技术的制备导电薄膜的方法以及由该方法制得的 导电薄膜进行更详细的说明。不同的实施方式中的相同或相似的部分将使用相同或相似的标记数，并省略了对 它们的详细说明。除非另有说明，本专利技术说明书的单数表达可以包括多个的意思。图1为本专利技术第一种实施方式的导电薄膜的示意图。 关于图1，导电薄膜100包括基底110，碳纳米管121和金属丝122。所述基底110由透光材料制成，碳纳米管121和金属丝122彼此混合，在所述基底 110的一侧表面上形成电极层120。所述金属丝122为丝状，用于维持导电薄膜100的光透射程度(下文称作“透光度”)。此外，所述金属丝122用于增强电极层120的导电率。图2为显示了根据本专利技术的第一种实施方式的制备导电薄膜的方法，图3为显示 了合成将与导电薄膜混合的金属丝的方法的流程图。首先，对导电薄膜100的碳纳米管121进行预处理(S100)，以增强其与溶剂的亲和 力。所述预处理(SlOO)是通过使用超声波的切割步骤(SllO)以及使用酸的化学反应步骤 (S120)中的至少一个步骤进行的。所述碳纳米管可以包括以下组中的至少一种使用超声波的切割步骤(SllO)制 得的第一组；使用酸的化学反应步骤(S120)制得的具有亲水性的第二组。所述第一组和第 二组可以彼此不同。然而，本专利技术并不限制于此。所述第一组通过化学反应可以被处理成 具有亲水性，所述第二组可以被超声波切割。下面将对使用超声波对碳纳米管进行处理的过程进行说明。首先，将约400mg碳纳米管以lmg/lml的体积比分散在约400ml的二甲基甲酰胺 (DMF)溶液中。然后，使用超声波设备对分散溶液进行超声波处理。所述超声波设备设置成 棒型设备(corn-shaped one)，输出功率为约330W。以8000rpm的速率将切割后的碳纳米 管进行离心分离约20分钟。最后，通过干燥设备将所述分散溶液干燥。更具体地，通过用 于处理有机溶剂的冷冻干燥器蒸发二甲基甲酰胺(DMF)，从而收集到碳纳米管。经过切割步骤(SllO)的碳纳米管的长度较短，显示出了增强的分散能力。在使用酸的化学反应步骤(S120)中，所述碳纳米管与酸进行化学反应从而具有 亲水性。使用酸的化学反应步骤(S120)可以作为制备经过酸处理而具有亲水性表面的碳 纳米管的步骤。在下文中将对使用酸的化学反应步骤(S120)进行解释。将约400mg的碳纳米管 浸入在H2SO4和HNO3的以3 1比例的混合溶液中。然后，用水对经酸处理的碳纳米管进 行约1小时的中和。然后，通过聚四氟乙烯(PTFE)膜对经中和的溶液进行过滤，然后再中和直至pH为 7。然后，收集保留在膜滤纸上的碳纳米管，用冷冻干燥器干燥。经过酸处理的碳纳米管的至少末端部分或侧表面具有化学反应基团“-C00H”。由 于这个化学反应基团，所述碳纳米管在溶剂中具有增强的分散性。制备导电薄膜的方法可以包括合成金属丝的步骤(S200)。在该合成步骤(S200) 中，所述金属丝是通过多个不同材料彼此之间的反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备导电薄膜的方法，该方法包括：通过使用超声波的切割步骤以及使用酸的化学反应步骤中的至少一个步骤对碳纳米管进行预处理；将所述碳纳米管分散在溶剂中；将金属丝与所述碳纳米管的分散溶液混合；以及通过在基底上涂覆混合的生成物以形成电极层。

【技术特征摘要】
KR 2009-4-15 10-2009-0032912一种制备导电薄膜的方法，该方法包括通过使用超声波的切割步骤以及使用酸的化学反应步骤中的至少一个步骤对碳纳米管进行预处理；将所述碳纳米管分散在溶剂中；将金属丝与所述碳纳米管的分散溶液混合；以及通过在基底上涂覆混合的生成物以形成电极层。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述碳纳米管包括以下组中的至少一种 通过使用超声波的切割步骤制得的第一组；和通过使用酸的化学反应步骤制得的具有亲水性的第二组。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述溶剂包括二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷 酮、乙醇、水和氯苯中的至少一种。4.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括通过使多种不同的材料相互反应 来合成所述金属丝。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述合成的步骤包括 用于加热乙二醇溶液的加热步骤；用于向化学反应的溶液中添加反应物的加料步骤；以及 用于通过对所述溶液进行离心分离而生成金属丝的生成步骤。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属丝的直径为1-2000纳米。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属丝的长度为1-100ym。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属丝含有金、银、铜和钼中的至少一种。9.根据权利要求1所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李贤贞，金熙淑，金俊璟，吴庆雅，南胜雄，林淳皓，
申请(专利权)人：韩国科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]