[发明专利]一种减薄碳纳米管薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种减薄碳纳米管薄膜的方法，尤其涉及一种利用转移印刷法减薄碳纳米管薄膜的方法。

背景技术

透明导电的氧化铟锡(ITO)薄膜目前已广泛应用于平板显示、太阳能电池、发光二极管、特殊功能窗口涂层及其他光电领域。尤其近年来平板显示器的上市量增加，对ITO透明导电薄膜的需求随之扩大。但是，由于稀有金属铟的资源枯竭问题日益严重，价格持续上涨，加之ITO薄膜较脆，因此ITO薄膜在价格和柔性等方面的限制已成为发展柔性电子器件的障碍之一。为从根本上解决这个问题，迫切需要开发替代ITO透明导电薄膜的材料。

作为一维纳米材料的典型代表，碳纳米管具有很多优异而独特的光学、电学和力学特性。在碳纳米管轴向具有高的电子传导能力，在径向则受到抑制，且对可见光和近红外光没有明显的特征吸收，这些特点使由碳纳米管或碳纳米管束构建的薄膜结构（称为碳纳米管薄膜）可以兼具透明和导电的能力，是有望替代ITO作为柔性透明导电薄膜的理想材料。碳纳米管透明导电薄膜可以广泛地应用于柔性电子器件，如：碳纳米管薄膜可作为透明柔性电极，应用于发光二极管(LED)，有机发光二极管(OLED)，太阳能电池，场发射和液晶显示器等领域。

但是，如果碳纳米管薄膜作为透明电极，其厚度通常应在100nm以下才能具有足够的透光率（70%左右）。然而，小于100nm的薄膜无法从生长装置上被完整地揭下来，因此100nm以下的碳纳米管薄膜通常难以获得，这无疑限制了直接制备的碳纳米管薄膜的进一步应用。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种减薄碳纳米管薄膜的方法，能够容易地减薄碳纳米管薄膜的厚度，从而提高其透明度。

本发明提供一种减薄碳纳米管薄膜的方法，包括：

1）将碳纳米管初级膜提供在高表面能的第一转印基底上；

2）将高表面能的第二转印基底覆盖在第一转印基底的覆盖有碳纳米管初级膜的一面上；

3）将第一转印基底与第二转印基底分离，使该碳纳米管初级膜被分开，各有部分厚度的碳纳米管初级膜被分别转移到第一转印基底与第二转印基底上，得到两片碳纳米管一级膜。

根据本发明提供的方法，还包括步骤4）：将步骤3）获得的碳纳米管一级膜用作碳纳米管初级膜，并重复所述步骤2）和步骤3）。

根据本发明提供的方法，其中所述步骤1）包括：先将所述碳纳米管初级膜平铺在平整基底上，并消除碳纳米管初级膜中的褶皱，然后将所述高表面能的第一转印基底覆盖在平整基底上的碳纳米管初级膜上，再使所述第一转印基底与所述平整基底分离，并使碳纳米管初级膜转移到所述高表面能的第一转印基底上。

根据本发明提供的方法，其中步骤1）中所述消除碳纳米管初级膜中的褶皱的方法包括：将平整基底及其表面的碳纳米管初级膜一同置于有机溶剂中，使有机溶剂液面与碳纳米管初级膜表面持平或高于初级膜表面不足0.5mm，然后让有机溶剂蒸发。

根据本发明提供的方法，其中所述高表面能的转印基底包括表面带有静电的转印基底。

根据本发明提供的方法，其中所述高表面能的转印基底包括表面带有粘结层的转印基底。

根据本发明提供的方法，其中所述高表面能的转印基底的表面经过了提高表面能的处理。

根据本发明提供的方法，其中所述高表面能的转印基底包括表面带有静电的聚乙烯、聚丙烯、米拉、聚酰亚胺或聚对笨二甲酸乙二醇酯。

根据本发明提供的方法，其中所述高表面能的转印基底的材质可以为柔性薄膜材料或刚性材料。

根据本发明提供的方法，其中所述步骤3）中将第一转印基底与第二转印基底分离的速度不低于0.1cm/s。

根据本发明提供的减薄方法，能够容易地减薄碳纳米管薄膜的厚度，从而提高其透明度，且所得到的每一级次碳纳米管薄膜在纳米尺度上仍保持着的2D连续网络结构的稳定性和表面形貌的均匀性。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1a-1b为根据本发明的实施例1中的方法的流程示意图；

图2a-2c为使碳纳米管初级膜平整的方法的流程示意图；

图3为根据实施例1的方法得到的各级次碳纳米管薄膜的透光率测量结果；

图4为根据实施例1的方法从硅基底上完全转移到所述PET薄膜上的碳纳米管初级膜的SEM图像；

图5为根据实施例1提供的方法第一次转移印刷后碳纳米管一级膜的SEM图像；

图6为根据实施例1提供的方法第二次转移印刷后碳纳米管二级膜的SEM图像；