[发明专利]一种基于银纳米线和PEDOT的纸基柔性透明电极的快速制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米光电材料技术领域，涉及纳米材料、导电材料和导电薄膜技术领域，具体涉及一种基于银纳米线和导电高分子材料PEDOT的纸基柔性透明电极的快速制备方法。

背景技术

柔性透明电极在光电材料领域具有重要作用，如柔性显示器、柔性触摸屏、柔性透明加热器、柔性光伏器件等。传统的柔性透明电极都是以PET等难以降解的塑料作为基板，随着电子领域的发展，电子垃圾势必会越发严重，影响人类的正常生活。一维纳米材料银纳米线以及导电高分子材料如PEDOT，相对于传统的ITO(氧化铟锡)具有更好的柔韧性和低廉性，更容易进行大面积器件制备，因此在透明电极应用方面具有更好的前景。目前，单独使用银纳米线时，所形成的导电薄膜抗剥离性能很差，但是导电性却很好，而单独使用PEDOT时，所形成的薄膜抗剥离性能很好，但是导电性却有待提高。

基于碱尿素溶液制备的透明纤维素纸基板，相对于传统的塑料基板具有更好的性能，成本更低，但是其在电子领域，尤其是光电材料领域缺少进一步的研发和应用。

所以，急需一种将透明纤维素纸应用在光电领域中的方法，实现透明柔性基板的可降解和低成本化，目前还没有相关报道。

发明内容

本发明针对当前柔性透明电极基板难以降解的问题和传统导电材料ITO(氧化铟锡)成本高、韧性差的问题，将透明纤维素纸基板和一维纳米材料银纳米线以及导电高分子材料PEDOT相结合，制备出一种增强了电极的导电能力和电极材料的抗剥离性能的降解的柔性透明纸基电极。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种基于银纳米线和PEDOT的纸基柔性透明电极的快速制备方法，包括以下步骤：

(1)制备柔性透明纸薄膜基板；

(2)使用双面胶带将步骤(1)中的透明纸固定在玻璃板上；

(3)将一维纳米材料银纳米线溶液均匀地旋涂在步骤(2)的透明纸基板表面；待旋涂的银线充分干燥后，使用同样的方法再次旋涂一层银纳米线，干燥；重复旋涂操作，使银纳米线的层数为2-6层；

(4)将导电高分子溶液聚3,4乙烯二氧噻吩PEDOT旋涂在步骤(3)中涂有银纳米线的透明纸基板表面；待旋涂的PEDOT充分干燥后，使用同样的方法再次旋涂一层PEDOT；重复或不重复旋涂操作，使PEDOT的层数为1-10层；

(5)将所制备的透明导电纸从胶带上剥离，得到纸基柔性透明电极；

所述步骤(3)的一维纳米材料银纳米线导电薄膜的旋涂选用匀胶机，其工作条件为：转数：布胶200-500转，匀胶500-800转；

所述步骤(4)的导电高分子溶液PEDOT的旋涂选用匀胶机，其工作条件为：转数：布胶500-800转，匀胶1000-2000转。

进一步的，所述步骤(1)的柔性透明纸薄膜基板按照碱尿素低温溶解方法制备，即将棉短绒溶解在预冷的碱尿素溶液中，形成黏胶溶液，涂膜固化后形成凝胶膜，经干燥后制备成透明纸。

进一步的，所述步骤(2)的双面胶带是为了固定透明纸，可反复使用，根据应用器件的不同选择耐高温胶带。

进一步的，所述步骤(3)的一维纳米材料银纳米线的长度为50μm，直径为50nm，分散溶剂为水，浓度为2.5mg/ml。

进一步的，所述步骤(3)的一维纳米材料银纳米线导电薄膜的旋涂时间：布胶时间为50-120s，匀胶时间为50-120s。

进一步的，所述步骤(4)的PEDOT溶液的型号为PH1000，无水乙醇稀释5倍使用。

进一步的，：所述步骤(4)的导电高分子溶液PEDOT的旋涂选用匀胶机的旋涂时间：布胶时间为50-120s，匀胶时间为50-120s。

进一步的，所述步骤(3)和步骤(4)中银纳米线薄膜和PEDOT薄膜制备后，均在室温下进行彻底干燥，干燥时间为15-20min。

有益效果：

1.使用纳米纤维素纸作为电极基板，成本低廉，能够降解，在电极或者其制备的器件使用结束或损坏后，能够降解，对环境无污染。

2.所制备的银纳米线和PEDOT结合的复合电极，相对于二者单独使用时其导电性大大提高。PEDOT的使用，填充了单独使用银纳米线成膜时银线之间的空隙，使其导电性能进一步提升，同时，PEDOT作为一层高分子薄膜，保护了银线，增强了电极材料整体的抗剥离性能。使得所制备的复合电极既具有优异的导电性能又具有良好的抗剥离能力。

3.所制备的柔性透明电极在反复弯折和使用胶带剥离的条件下，依然具有良好的导电能力，导电性能稳定。

附图说明