[发明专利]柔性透明电极及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于电子材料技术领域，具体的是涉及一种柔性透明电极及其制备方法与应用。

背景技术

金属氧化物，尤其是ITO(Indium Tin Oxide铟锡氧化物)是目前应用最为广泛的透明电极材料，常常应用于平板显示，太阳能电池，有机发光二极管等一系列相关技术中作为一种N型氧化物半导体。ITO用作电极时的透光率和导电性往往由In₂O₃与Sn₂O₃的比例来调控，其工艺制备则一般采用真空蒸镀。

ITO中的铟属于稀缺元素，在地球上含量日益减少，价格逐步攀升，不符合低成本量产的诉求，此外，ITO本身性质硬脆易碎，不易变形，不适合新一代电子产品在柔软可弯曲和拉伸方面的诉求，故不适合应用于智能穿戴中，尤其是电子皮肤。

纳米技术的兴起为透明电极的发展开拓了一个全新的方向，金属纳米线、碳纳米管和石墨烯的出现引领了一波柔性电极的浪潮。这些材料所表现出来的优异的导电性和杰出的光透射率以及良好的机械性能自然而然地成为传统导电电极的替代物。但是该纳米材料如石墨烯，尤其是用CVD法合成的石墨烯缺陷较多，接触电阻大，同时量产技术尚未成熟；碳纳米管的纯度，如手性，催化剂的存在等大大地限制了其在这方面的应用。

银是电和热的良导体，拥有极好的延展性，当缩小到纳米尺寸时，银线纳米结构可展现出优异的光电性能和机械性能。而关于银线的成膜技术，已经涌现了很多种，如普通的旋涂，丝网印刷，精密的单分子膜排布等，均已被广泛地应用在柔性电极的生产中。但是目前工艺研制出的银纳米线具有较小的长径比，限制它的光电性能，此外，现有的成膜技术都有一定的缺点，如旋涂需要银线和基底的亲和性，单分子成膜则会涉及很多有害化学试剂，不利于环境和身心健康等，这些缺陷很难实现低成本绿色量产。

基于现有制备电极的不足，出现了采用叶脉制备一种透明电极，具体方法是：先制作叶脉模板，将新鲜树叶经碱液浸泡、毛刷敲打后，去除叶肉留下完整叶脉，经压制后得到叶脉模板；再金属薄膜沉积，在叶脉模板上沉积致密的金属薄膜，制得叶脉金属电极；然后外层包裹聚二甲基硅氧烷PDMS，将叶脉透明导电电极利用PDMS进行包裹封装，制备获得树叶状透明导电电极。该方法制备的透明电极虽然叶脉上镀银虽然成功地利用了叶脉的结构，并使得电极具有很好的导电性和透光性以及柔性，但无法去除叶脉这个模板致使肉眼可见障碍，不仅影响了电极的导电性，使得其电阻大，而且影响了透明性，不适合应用于现实技术当中。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种柔性透明电极及其制备方法，以解决现有透明柔性电极导电性能不理想，且透明度不高的技术问题。

本发明的另一目的在于提供一种电子皮肤，以解决现有电子皮肤所含的电极导电性不理想，透明度不高从而影响电子皮肤的性能和使用效果的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明的一方面，提供了一种柔性透明电极。所述柔性透明电极包括柔性基底，在所述柔性衬底表面结合有金属导电物层，其中，所述金属导电物层呈植物叶脉状图案，且金属导电物为银纳米线。

本发明的另一方面，提供了一种柔性透明电极的制备方法。所述制备方法包括如下步骤：

将银纳米线的分散液用滤膜过滤，使得所述银纳米线附着在所述滤膜的一表面；

将所述滤膜贴合在柔性基底表面上，并使得附有所述银纳米线的所述滤膜表面与所述柔性基底表面贴合，然后将制备的除去叶肉的植物叶脉叠设在所述滤膜的另一表面上；

在所述植物叶脉另一表面沿所述柔性基底方向施加压力，使得所述银纳米线在所述柔性基底表面形成所述植物叶脉状图案导电层。

本发明的又一方面，提供了一种电子皮肤。所述电子皮肤包括本发明所述的柔性透明电极或由本发明制备方法制备获得的柔性透明电极。

与现有技术相比，本发明柔性透明电极在柔性衬底表面结合仿生植物叶脉状图案的银纳米线导电层，由于叶脉具有天然的完美脉络结构和形貌，使得本发明柔性透明电极在具有优异的导电性能和透光性能的同时，还具有优异的柔性，机械稳定性。