[发明专利]一种纳米银线石墨烯涂布导电膜的制作方法及其导电膜

说明书

本发明公开了一种纳米银线石墨烯涂布导电膜的制作方法及其导电膜，涉及光电材料领域，工艺步骤包括：①制备还原氧化石墨烯分散液，②调节还原氧化石墨烯分散液的浓度和黏度，按配比依次混入纳米银线和高分子导电聚合物，混匀分散得到石墨烯涂布液，③将石墨烯涂布液利用狭缝涂布装置，涂布至基质上，④通过紫外光照或热风干燥固化。其所制备石墨烯导电薄膜方阻低，导电率和透明度高，并且具有优良的耐剥离性能。

技术领域

本发明涉及光电材料领域，具体涉及一种纳米银线石墨烯涂布导电膜的制作方法。

背景技术

石墨烯由碳原子形成的六边形蜂窝构造二维连接而成。石墨烯因其表层超范围的大π键共轭结构，载流子迁移率非常高。将其应用于高速晶体管等的技术研究目前非常盛行。另外，在触摸面板和太阳能电池用透明电极中，石墨烯作为新材料替代具有资源限制的氧化铟锡(Indium tin oxide,简称ITO)材料，也被寄予厚望。

作为利用石墨烯形成大面积膜的方法，目前正在尝试的有化学气相沉积(简称CVD)法和氧化还原溶液法。现有技术CVD法设备水平需求高。在生产过程中，CVD法需要将碳源高温沉积于金属基质表面，然后通过转印的方法将石墨烯薄膜转移。然而，该方法不仅成本高，并且极易造成缺陷和孔隙，严重影响其横向导电效率。

氧化还原溶液法因为不需要真空设备，能够显著降低成本，因此各国对该领域都在加紧研究。然而，氧化还原溶液法所得石墨烯为还原氧化石墨烯，其片层并不连续。现有技术中，不经处理自然干燥后的还原氧化石墨烯膜，为多层石墨烯片相互糅合组成的“碳饼”。采用氧化还原溶液法制成的石墨烯膜存在无法充分降低薄膜电阻的问题。该还原氧化石墨烯膜与普通石墨薄膜电阻及透明度类似甚至低于现有ITO薄膜产品。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种纳米银线石墨烯涂布导电膜的制作方法，其所制备石墨烯导电薄膜方阻低，导电率和透明度高，并且具有优良的耐剥离性能。

一种纳米银线石墨烯涂布导电膜的制作方法，工艺步骤包括：

①制备还原氧化石墨烯分散液，②调节还原氧化石墨烯分散液的浓度和黏度，按配比依次混入纳米银线和高分子导电聚合物，混匀分散得到石墨烯涂布液，③将石墨烯涂布液利用狭缝涂布装置，涂布至基质上，④通过紫外光照或热风干燥固化。

进一步，在步骤②中，所述还原氧化石墨烯分散液黏度调节为(1000-3000)Pa·s。优选的，石墨烯涂布液黏度越大，所得石墨烯涂布导电膜电阻越小。还原氧化石墨烯因表面残存未充分还原的氧化基团与缺陷。故现有技术中，石墨烯分散液黏度越高，还原程度越低，涂膜导电率越低。本发明采用特定狭缝涂布工艺，使石墨烯涂布液流体切力变烯，促进了片层排布，使电阻降低。

优选的，在步骤②中，所述还原氧化石墨烯涂布液质量配比组成为：石墨烯:纳米银:高分子导电聚合物＝(65-70)：(15.3-19.8)：(6.2-11.7)。

进一步，所述狭缝涂布装置狭缝宽度为10um。根据木桶效应，石墨烯薄膜电阻取决于石墨烯片与片间载流子的迁移速率。因还原氧化石墨烯片在溶液中自发的团聚作用，影响了石墨烯片间的搭接，易使石墨烯表层键接结构的载流子高效迁移能力丧失。

在步骤③中，本发明优选通过狭缝涂布装置对石墨烯涂布液进行挤出后刮涂至基质上。本发明狭缝挤出-刮刀狭缝刮涂工艺能够在剪切力作用下，促使石墨烯片层二维取向及解团聚，使石墨烯在基质上趋于伸展并边缘搭接。优选的，刮涂速率为5-15m/min，优选为7-12m/min。所述基质优选为玻璃或PET膜。

优选的，在步骤①中，所述还原氧化石墨烯通过修正的Hummers法进行制备。在一些优选实施例中，石墨烯制备方法包括：(1)石墨经强酸与高锰酸钾氧化制备氧化石墨；(2)氧化石墨经片层剥离为氧化石墨烯；(3)氧化石墨烯利用水合肼还原制备为还原氧化石墨烯。所述片层剥离方法优选为溶液水浴超声剥离。