[发明专利]氧化石墨烯/银纳米线复合透明导电薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及导电材料制备领域，尤其涉及一种氧化石墨烯/银纳米线复合透明导电薄膜及其制备方法。

背景技术

透明导电涂层是很多电子器件(如液晶显示器、有机发光二极管、柔性显示器和电子纸、太阳能电池中的透明电极)的重要构成部分。目前市场上的透明导电材料主要有铟锡氧化物(ITO)、锑锡氧化物(ATO)、锑锌氧化物(AZO)等，其中ITO材料占据市场的主导地位。

随着透明导电涂层获得了广泛的应用，人们对其性能指标也提出了更高的要求。ITO类透明导电材料的主要缺点是：1、铟为稀土元素，资源有限，价格昂贵；2、ITO薄膜主要采用真空溅射、蒸镀等技术制备，生产工艺复杂，成本高，大尺寸样件较难制备；3、ITO薄膜质地较脆，耐弯折性能差，无法获得柔性透明导电层。

近年来，人们研发了很多新型的导电材料，希望替代ITO材料。研究者发现采用银纳米线材料制备的涂层具有优异的导电性、透光率和耐弯折性能(Polman,A et al.Nano Lett.2012,12,3138-3144，K.S.et al.Adv.Funct.Mater.2013,23,1250–1255,Xu,F.；Zhu,Y.Adv.Mater.2012,24,5117-5122.)，但银纳米线材料同时也具有接触电阻较高、与基底附着性差、耐腐蚀性不强等缺点(I.A.et al.Nanoscale Res Lett 2013,8,235.)。

美国斯坦福大学发现在银纳米线层上电镀金膜并进行热压处理可以减小线与线之间的接触电阻；后来又发现采用卤钨灯照射可以使银纳米线交叉点在低温下焊接在一起，进一步减小了银纳米线之间的接触电阻，获得的透明导电涂层透光率在80％时表面电阻只有10Ω/□(Hu,L.et al.ACS nano 2010,4,2955-2963.Brongersma,M.L.et al.Nat Mater 2012,11,241-249.)。

虽然这些方法能够有效地减小银线的接触电阻，但对提高涂层的耐蚀性没有作用。美国加利福尼亚大学的一个研究组在银纳米线涂层表面先涂覆一层TiO₂溶胶，烘干后再涂一层导电高分子PEDOT:PSS，获得了银纳米线-TiO₂-PEDOT:PSS复合涂层；此复合涂层附着性、耐蚀性都有很大的提高，但需要的原料较多，步骤比较繁琐，不适用于大面积成膜(Li,G.et al.ACS nano 2011,5,9877-9882.)。

CN 102087886 A在基底表面先涂覆一层粘附剂(如PVA)，再涂覆银纳米线，经过干燥之后得到的复合涂层。这种方法虽然使涂层的附着性大幅度提高，却降低了涂层的导电性。

另外也有不少研究组将银纳米线与化学气相沉积法(CVD)制备的石墨烯复合，先是在金属基底上采用化学气相沉积法制备石墨烯，然后将石墨烯从金属基底上转移到银涂层上，转移方法有基体腐蚀法等。所述方法得到的复合涂层虽然导电性和附着性都有明显提高，但化学气相沉积法制备石墨烯，成本较高，工艺复杂，且石墨烯的高质量转移过程也是一大难题，(CN 103325442A，CN 203085198U，Alam,M.A.et al.Adv.Funct.Mater.2013,23,5150-5158)。

本领域亟待开发一种透明导电薄膜的制备方法，其能够提高银纳米线涂层的导电性、附着力，同时其工艺简单、生产成本低廉。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种透光率高、导电性好、耐蚀性强，尤其适用于各种柔性触摸屏器件的透明导电薄膜及其制备方法。本发明提供的透明导电薄膜的制备方法无需真空设备、无需高温、工艺简单易行，适用于任何面积或形状的基底，可以规模化生产。

本发明通过如下技术方案实现：

本发明的目的之一在于提供一种氧化石墨烯/银纳米线复合透明导电涂层的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)提供一基底；

(2)在基底上涂敷银纳米线，获得银纳米线导电层；

(3)在银纳米导电层上继续涂敷氧化石墨烯，获得氧化石墨烯层；