[发明专利]一种透明导电和低发射率微网及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高透明度、低发射率、导电的窗膜或涂层及其制备方法。该窗膜或涂层例如可作为节能材料用于建筑物、车辆，作为透明导电材料用于触屏面板，作为防辐射材料用于飞机悬窗等。

背景技术

在过去，市面上的触控面板一般是以铟锡氧化物(ITO)作为透明导电材料。然而，ITO的面电阻值(150～400Ω/□)及线电阻值(10,000～50,000Ω/□)均较高([1]J.W.Park.(应用表面科学)Appl.Surf.Sci.6(2014)7846-7855)。如今，随着使用的触控面板面积越来越大，将必然导致触控面板的反应速度降低，或产生灵敏度不佳的情况。因此，以透明导电微网为材料所制成的触控面板将逐渐取代传统的ITO触控面板。

根据我国最新能源消耗数据，建筑能耗约已占社会总能耗的33％，是仅次于工业的第二大“能耗户”([2]G.B.Smith.Green Nanotechnology:Solutions for Sustainability and Energy in the Built Environment；CRC Press:New York,2011.)。建筑能耗当中，由于隔热性差所引起的采暖能耗占比最大。而从建筑构建来看，玻璃窗作为建筑与环境进行能量交换的主要通道而具有决定性作用。尤其是在冬季时，室内的大量热量通过玻璃窗流失到室外，从而增加了其采暖消耗。因此，赋予镀膜玻璃(或涂层)低发射率效果是提升隔热性能的关键。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种具有高透过、低电阻和低发射率性能的金属纳米线微网及其制备方法和应用。

一方面，本发明提供一种透明导电和低发射率微网，所述微网是由金属纳米线相互交织成的金属纳米线网络，所述微网的平均网孔尺寸为200～1110nm。

本发明的微网形成为由金属纳米线相互交织成的随机均匀分布的金属纳米线网络，该网络可以透过波长较短的可见和近红外光；同时由于其网孔的尺寸远小于室温物体黑体辐射波长区域，微网在中远红外光区仍具有较优的低发射率性质。本发明的微网平均网孔尺寸范围为200～3000nm，其主要作用为反射波长4.5～25μm的中远红外光。另外，本发明的金属纳米线网络由金属纳米线组成，因此具有较好的光透过性和导电性。

优选地，所述微网的平均网孔尺寸为200～1000nm，更优选为200～400nm。根据 本发明，可以获得更低的发射率和电阻。

本发明中，所述金属纳米线可为银纳米线、铜纳米线、金纳米线、和铝纳米线中的至少一种。

较佳地，所述金属纳米线的直径为10～500nm、长度与直径之比范围为1～5000。

较佳地，所述微网的厚度为50nm～50μm，优选为10μm～45μm。

本发明中，所述微网还可包括支撑所述金属纳米线网络的衬底，优选为透明衬底。

本发明的微网具有高透过和低发射率的性能，其在550nm处透过率为60％～85％，发射率为0.15～0.47。

另一方面，本发明提供上述透明导电和低发射率微网的制备方法，包括以下步骤：

配制金属纳米线涂覆液；

将所得的金属纳米线涂覆液涂覆于衬底上，经100～150℃热处理后，得到所述微网。所述涂覆方式优选为旋涂、辊涂、喷涂或磁控溅射。

本发明制备工艺简单，具有大面积和低成本生产的优势。100～150℃退火的作用是使溶剂挥发及使金属纳米线网络之间的结合力增强。温度太低，因为金属纳米线网络的结合力没有增强，导电性并不好，温度太高，发射率会受影响。

所述金属纳米线涂覆液中，溶剂可为异丙醇、乙醇、和/或水。

较佳地，所述金属纳米线涂覆液中，金属纳米线的浓度为0.01～0.1g/mL。

本发明中，可以通过控制涂覆的厚度来控制所述微网的网孔尺寸。因此，本发明可以容易地调节透过率、发射率和电阻等。

附图说明

图1为不同平均网孔尺寸银纳米线微网的SEM；可以看到银纳米线交织成的网络，通过nanomeasurement软件对50根银纳米线交织成网络的网孔进行计算可得图B、C、D的平均网孔尺寸分别为1.11μm、0.83μm、0.34μm；

图2为不同平均网孔尺寸银纳米线微网的透过率曲线；从图中可以看出，随着银纳米线的厚度增加(平均网孔尺寸减小)，透过率呈降低趋势；