[发明专利]一种柔性透明导电薄膜的制备方法及所得产物

说明书

本发明提出一种柔性透明导电薄膜的制备方法，包括步骤：(1)配制高分子溶液，利用静电纺丝法制备出非导电的纳米纤维柔性透明薄膜；(2)将步骤(1)所得薄膜经过高温碳化处理，得到具有柔性的导电纳米纤维薄膜。本发明提供的柔性透明导电薄膜及其制备方法，可应用于贴附在人体皮肤表面的可穿戴电子器件、柔性显示器、太阳能电池等光电器件领域，且该柔性透明导电薄膜制备工艺简单、成本低廉，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于导电材料领域，具体涉及一种柔性透明导电薄膜及其制备方法。

背景技术

柔性透明导电薄膜由于其透光度高、电导率高、可弯折等特性，已广泛应用于柔性显示屏、太阳能电池、可穿戴电子器件、光电器件等。目前，最普遍用来制备柔性透明导电薄膜的材料是氧化铟锡(ITO)，但由于其原料铟的储量有限，使得其成本较高。且ITO透明导电薄膜的柔韧性较差，不适于应用于柔性电子器件。因而发展可替代ITO的其他可批量制备、成本低廉的柔性透明导电薄膜近年来受到广泛的关注。

目前已有利用成熟的静电纺丝技术，将无机导电材料与高分子混纺，通过高温煅烧制得得到形貌均匀、高比表面积的柔性透明导电薄膜，但其柔韧性较差，弯曲半径仅为2mm(Wu H,Hu L,Carney T,et al.Journal of the American Chemical Society,2010,133(1):27)。也有利用静电纺丝与其他后处理技术相结合的方法制备柔性透明导电薄膜。例如，申请号为201210015627.5的中国发明专利利用静电纺丝技术制备形成非导电透明薄膜，再利用原位聚合法、电化学法、电镀法、物理沉积法、热蒸镀法、磁控溅射法中的一种或多种在非导电薄膜上形成透明导电层。但这些后处理方法均需要有毒的有机溶剂、昂贵的真空设备、高精度的靶材等特点，不利于工业化大规模生产。因此，开发一种技术简单、成本低廉、原材料丰富且性能优异的柔性透明导电薄膜技术具有十分重要的意义。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的是提出一种柔性透明导电薄膜的制备方法。

本发明的另一目的是提出所述制备方法制得的柔性透明导电薄膜。

实现本发明目的的技术方案为：

一种柔性透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)配制高分子溶液，利用静电纺丝法制备出非导电的纳米纤维柔性透明薄膜；所述高分子溶液中的溶质为蚕丝蛋白、纤维素、甲壳素、壳聚糖、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚苯乙烯、聚乳酸、聚乙烯醇缩丁醛中的一种或多种；

(2)将步骤(1)所得薄膜经过高温碳化处理，得到具有柔性的导电纳米纤维薄膜。

步骤(1)静电纺丝所得的纳米纤维直径为0.01～1微米。步骤(2)碳化后导电蚕丝纳米纤维膜的厚度在0.1～10微米之间。

其中，所述步骤(1)中，高分子溶液的溶剂为聚乙烯吡咯烷酮、苯酚、甲酸、水、磷酸、甲磺酸、对甲苯磺酸中的一种或多种。高分子溶液中溶质的浓度为1～30wt％。

本发明的一种优选技术方案为：所述高分子溶液中的溶质为蚕丝蛋白，采用以下方法获得：将蚕茧在水溶液中煮沸以脱除丝胶，将脱胶后的丝素蛋白纤维清洗、干燥后，将丝素蛋白纤维放入溴化锂盐溶液体系中溶解2～8小时，经过透析、冷冻、干燥得丝素蛋白海绵，将得到的丝素蛋白海绵溶解于溶剂得高分子溶液。

上述方法中，煮沸蚕茧的水溶液可以是清水，或者是添加1～10wt％碱性物质的水溶液，所述碱性物质可以是氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钾中的一种或多种。所述溴化锂盐溶液中溴化锂的浓度可以为5～10mol/L，丝素蛋白纤维在溴化锂盐溶液体系中溶解的温度优选在50～90℃。