[发明专利]一种石墨烯-铜网格复合透明导电器件及其制备方法

说明书

本发明提供了一种石墨烯‑铜网格复合透明导电器件及其制备方法，制备方法包括通过热辊轧使静电膜石墨烯和使用硅基金网格模板制备的嵌入式铜网格透明电极结合在一起；烘箱烘烤结合的静电膜石墨烯和嵌入式铜网格透明电极后移除静电膜；用PET膜片覆盖石墨烯膜获得石墨烯‑铜网格复合透明导电器件。石墨烯‑铜网格复合透明导电器件包括第一PET膜片、第二PET膜片、设置在第二PET膜片下方的石墨烯膜、设置在石墨烯膜与第一PET膜片之间的固化剂层和嵌入式铜网格透明电极。本发明的优点在于：不使用贵金属作为电极，且金网格模板在制备过程中不会受到损坏，可重复使用，有效降低了成本；器件机械柔韧性、环境稳定性较好且全透明。

技术领域

本发明涉及复合透明导电材料领域，具体而言，涉及一种石墨烯-铜网格复合透明导电器件及其制备方法。

背景技术

透明导电薄膜具有高透光性和高导电性而广泛用于显示器、LED照明、薄膜电池等行业。石墨烯是由单层六角原胞碳原子通过SP2杂化构成的蜂窝状二维网络结构。石墨烯是构成其他碳同素异形体的基本单元，它可以折成零维的富勒烯，卷曲成一维的碳纳米管，堆垛成三维的石墨。石墨烯透明导电薄膜比氧化铟锡(ITO)具有更多潜在的优势，例如质量、坚固性、柔韧性、化学稳定性、红外透光性和价格等。

化学气相沉积(CVD)法是目前应用最广泛的一种大规模工业化制备半导体薄膜材料的沉积技术，它提供了一种可控制备石墨烯薄膜的有效方法。该方法是将金属薄膜、金属单晶或多晶置于高温可分解的碳氢化合物气体中，通过高温退火使碳原子在基底表面沉积形成石墨烯膜。选用的金属材料通常是一些过渡金属材料，其中Cu和Ni使用得最多，因为它们不仅相对便宜，而且更容易被硝酸、氯化铁等溶液腐蚀，在Cu和Ni上沉积的石墨烯膜，可以用蚀刻后热压贴合或电化学鼓泡法等转移到不同的基底上，得到大面积、性能优良的石墨烯薄膜。

石墨烯导电膜器件是透明膜中备受关注的一种。它由石墨烯导电层和非透明金属电极经特殊工艺复合制备而成，具有柔性好、电阻稳定等优点，具有非常强的实用性。目前石墨烯导电膜器件制备时常用金属银浆作为电极，存在制备工艺复杂、成本很高、电极非透明等缺点。

专利202010419494.2公布了一种采用铜箔作为电极制备石墨烯电热膜的方法。该专利已注意到现有电热膜有耐弯性差的确定，并通过去除铜电极底部石墨烯或优化各层材料厚度的方法提升电热膜的耐弯折特性。但该专利在制备电热膜时依然使用粘结层将石墨烯与铜电极粘在一起，而且石墨烯位于铜电极与胶之间，这导致铜电极与胶的附着力变差，因此，使用该法制备出的电热膜耐弯折性能依然较差，在弯折时会发生铜电极与石墨烯剥离等现象。

本发明旨在提供一种石墨烯-铜网格复合透明导电器件及其制备方法，其能够解决上述问题。

发明内容

本发明旨在提供一种石墨烯-铜网格复合透明导电器件及其制备方法，其具有制作成本低，石墨烯-铜网格复合透明导电器件柔韧性和环境稳定性较好，在弯折时不容易发生铜电极与石墨烯剥离等现象的优点；不同于其他金属电极，本发明石墨烯-铜网格复合透明导电器件采用透明的铜网格，为全透明器件。

本发明的一个实施方式提供了一种石墨烯-铜网格复合透明导电器件的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：通过热辊轧使静电膜石墨烯和使用硅基金网格模板制备的嵌入式铜网格透明电极结合在一起；

步骤2：烘箱烘烤结合的静电膜石墨烯和嵌入式铜网格透明电极后移除静电膜；以及

步骤3：用PET膜片覆盖石墨烯膜获得石墨烯-铜网格复合透明导电器件。

根据本发明的上述一个实施方式提供的石墨烯-铜网格复合透明导电器件的制备方法，其中嵌入式铜网格透明电极的制备包括以下步骤：

步骤1a：制作硅基金网格模板；

步骤1b：在硅基金网格模板上通过表面修饰和电镀沉积铜镀层，形成铜网格；