[发明专利]基于微纳3D打印批量化制造柔性透明导电薄膜的装置及其方法

说明书

本发明涉及柔性透明导电薄膜和微纳3D打印技术领域，尤其涉及一种基于微纳3D打印批量化制造柔性透明导电薄膜的装置及其方法，利用高精度微纳3D打印、卷对卷高效加工、阵列式多喷头大面积高效打印、同步快速固化和原位烧结、低温烧结高固含量纳米金属导电浆料等技术的优势，实现了实现高性能金属网栅柔性透明导电薄膜高效低成本大规模化制造，解决金属网栅柔性透明导电薄膜制造的瓶颈问题，为大面积高性能柔性透明导电薄膜高效、低成本规模化制造提供了一种全新的工业级解决方案。

技术领域

本发明涉及柔性透明导电薄膜和微纳3D打印技术领域，尤其涉及一种基于微纳3D打印批量化制造大面积金属网栅(网格)柔性透明导电薄膜的装置及其工作方法。

背景技术

透明导电膜是一种既能导电又在可见光范围内具有高透光率的一种薄膜，它在触摸屏、显示、LED、OLED、LCD、薄膜太阳能电池、电子纸等光电子领域具有非常广泛的应用。此外，透明导电膜还可应用于透明电加热、电磁屏蔽光学窗、低辐射玻璃、宽频谱隐身等诸多领域。透明导电膜材料主要包括：ITO、FTO、氧化锌、导电聚合物、银纳米线、碳纳米管、石墨烯、金属网格等，与现有的其他透明导电膜相比，金属网栅柔性透明导电薄膜尤其是纳米银网格柔性透明导电薄膜具有更优良的光学、电学、物理(柔性、弯曲和共形，与衬底附着性能，薄膜稳定性)性能，而且其透光率和方阻可以根据性能要求进行随意调节，能够解决高透光率和低方阻的矛盾，已经显示出广泛的工业化应用前景。

当前已经提出的金属网栅柔性透明导电薄膜制造方法有多种，主要包括激光直写、喷墨打印、纳米压印、光刻、精密丝网印刷等，但是现有的这些制造方法都存在一定的不足和局限性，无法满足金属网栅柔性透明导电薄膜批量化制造实际生产的要求。例如光刻和纳米压印面临制造工序繁琐、生产成本高和效率低的问题，尤其是生产过程中材料浪费严重，产生大量废液废物。另外，还面临难以实现大面积制造，模具和掩模制造成本高等难题。激光直写同样存在制造工序繁琐、生产成本高和效率低、导电材料浪费严重的问题，此外，还存在加工精度低，设备昂贵等问题。精密丝网印刷一方面昂贵的导电材料几乎99％都被浪费，而且制造图案分辨率低，尤其还面临不适合柔性衬底的问题。喷墨打印虽然材料利用率高，但是打印图形精度低(分辨率低于20微米)，无法满足高性能透明导电膜的透光率要求，而且适合打印材料的粘度要求非常低(压电式在30cp以下，这导致导电金属含量较低)，因而透明导电膜的方阻大，电学性能和黏附性能较差。因此，迫切需要开发一种新的面向大面积高性能柔性透明导电薄膜金属网栅规模化制造技术，以实现大面积金属网栅柔性透明导电薄膜高效低成本批量化制造，而且所制造的金属网栅透明导电膜具有高透光率(大于88％)和低方阻(低于5Ω/□)，具有非常好的综合品质因数，能够满足工业级应用和实际生产的需求。

发明内容

针对以上问题，本发明公开了一种基于微纳3D打印批量化制造柔性透明导电薄膜的装置及其工作方法，它能够在各种柔性基材上大批量制造出大面积、高精度、超细线宽和大高宽比金属网栅，实现高性能金属网栅柔性透明导电薄膜高效低成本大规模化制造，解决金属网栅柔性透明导电薄膜工业级批量化制造的瓶颈问题，以及传统生产技术所面临难以解决透明导电薄膜透光率和导电性这一对矛盾，使其同时具有高透光率和低方阻。