本發(fā)明涉及納米材料和柔性電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種制作銀納米線柔性透明導(dǎo)電薄膜的方法。

背景技術(shù)：

柔性透明導(dǎo)電薄膜在新一代的光電、柔性顯示設(shè)備、太陽(yáng)能電池中起著重要作用?，F(xiàn)在市場(chǎng)上仍以氧化銦錫ITO噴涂于柔性基底為主流方法，由于ITO具有脆性，稀有金屬銦資源有限，制作工藝復(fù)雜成本高，極大地限制了ITO在柔性設(shè)備中的應(yīng)用發(fā)展。為了解決這些缺陷，碳納米管、石墨烯、金屬納米線、金屬網(wǎng)格、導(dǎo)電聚合物被廣泛研究用于新一代柔性設(shè)備。其中銀納米線由于具有良好的導(dǎo)電性、透明度和柔性而在應(yīng)用上有廣泛前景。電導(dǎo)性和透明度是柔性透明導(dǎo)電薄膜的兩大重要指標(biāo)，有研究顯示規(guī)則排布的銀納米線可以很好的實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)性和透光性的平衡，因此規(guī)則排布銀納米線極具應(yīng)用意義。目前銀納米線薄膜通常是由旋涂、噴涂、毛細(xì)管力、流體力來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些方法雖然工藝簡(jiǎn)單，但其中旋涂和噴涂后的納米線呈分布隨機(jī)，毛細(xì)管力和流體力可以實(shí)現(xiàn)一定程度上的規(guī)則化排布但排布的可重復(fù)性差。因此，銀納米線的規(guī)則化排布仍是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題：為更好地解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種制作銀納米線柔性透明導(dǎo)電薄膜的方法，能夠很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)納米線的規(guī)則化組裝，提高組裝質(zhì)量和效率，從而加快銀納米線透明導(dǎo)電薄膜在柔性電子設(shè)備中的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。

技術(shù)方案：為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種制作銀納米線柔性透明導(dǎo)電薄膜的方法采用如下技術(shù)方案：

a)清洗組裝基底；

b)配制銀納米線懸浮液：將銀納米線加入溶劑中，超聲震蕩分散均勻；

c)組裝銀納米線：將組裝基底貼合在電極基底上，貼合后將組裝基底和電極基底共同傾斜一定角度，使得傾斜后斜坡方向與電極基底上電極產(chǎn)生的電場(chǎng)方向平行，然后固定；給電極基底上的電極施加電信號(hào)，將配制好的銀納米線懸浮液滴到組裝基底上，直到懸浮液揮發(fā)完畢關(guān)閉電極基底施加的電信號(hào)；然后保持電極基底固定并且組裝基底和電極基底平行，旋轉(zhuǎn)組裝基底一定角度；用同樣的方法再次組裝銀納米線，形成交叉組裝的銀納米線網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；

d)后處理：將組裝基底放在烘箱中加熱退火或用平整表面對(duì)組裝基底進(jìn)行加壓“壓平”。

其中：

所述電極基底采用氧化銦錫電極或金屬微電極。

所述組裝基底的厚度小于800微米，選用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯PET，或聚乙烯，或聚乙烯醇，或聚丙烯，或聚苯乙烯，或尼龍，或聚氨酯，或聚氯乙烯。

所述步驟b)中銀納米線的直徑為10～300納米，長(zhǎng)度為20～500微米。

所述步驟b)中配制銀納米線懸浮液時(shí)溶劑為去離子水、乙醇或兩者的混合液。

所述步驟b)中配制好的銀納米線懸浮液濃度為0.1～50μg/mL。

所述步驟c)中將組裝基底貼合在電極基底上，采用靜電吸附方式或在兩者之間滴入微量礦物質(zhì)油保證兩者貼合性。

所述步驟c)中貼合后將組裝基底和電極基底共同傾斜一定角度，傾斜角度范圍為0～90°。

所述步驟c)中旋轉(zhuǎn)組裝基底一定角度，旋轉(zhuǎn)角度范圍為0～180°。

所述步驟c)中給電極基底上的電極施加電信號(hào)為高頻交流正弦電信號(hào)。

所述步驟d)中后處理，其加熱溫度為100℃～200℃，加熱時(shí)間為0.5小時(shí)～1小時(shí)。

所述步驟d)中后處理，加壓“壓平”的壓力為10MPa～50MPa。

有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

傳統(tǒng)的介電泳組裝中，納米線都是直接組裝在電極基底上，納米線與電極基底的直接接觸導(dǎo)致組裝圖案的單一性，不可實(shí)現(xiàn)多次組裝，電極基底在組裝之后必須經(jīng)過(guò)徹底清洗才能進(jìn)行下一次組裝，而且電極基底的剛性特性限制了納米線組裝在柔性電子中的應(yīng)用。本發(fā)明中組裝基底和電極基底是獨(dú)立的，組裝基底和電極基底之間相對(duì)位置和相對(duì)角度可調(diào)，從而可實(shí)現(xiàn)納米線的重復(fù)操作和多樣性操作。流體力和毛細(xì)管力組裝銀納米線時(shí)，由于納米線固定的位置不確定導(dǎo)致可重復(fù)性差，質(zhì)量不可控。本發(fā)明中將流體力、毛細(xì)管力和介電泳力相結(jié)合，共同作用組裝納米線，大大提高了納米線的組裝質(zhì)量和效率。納米線的多樣性高效組裝再結(jié)合選用銀納米線和柔性的組裝基底薄膜可實(shí)現(xiàn)介電泳組裝方法在柔性電子設(shè)備中的應(yīng)用，可制作銀納米線柔性透明導(dǎo)電薄膜，廣泛應(yīng)用于新一代的柔性顯示器、穿戴設(shè)備和光電池等具有極大應(yīng)用市場(chǎng)潛力的產(chǎn)品中。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中電極基底上的電極結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明制作銀納米線柔性透明導(dǎo)電薄膜的方法示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中多次組裝的效果示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供的制作銀納米線柔性透明導(dǎo)電薄膜的方法，選用25微米厚的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯PET作為組裝基底，先用酒精溶液進(jìn)行清洗，再用去離子水沖洗2min,然后用氮?dú)獯蹈山M裝基底。

本實(shí)施例中，采用光刻技術(shù)和濕法刻蝕將氧化銦錫ITO玻璃加工成電極基底，其電極結(jié)構(gòu)如圖1所示：1表示電極基底，2表示電極。電極2上的微電極5寬度為30微米，間距為100微米。在電極基底上滴2μL礦物質(zhì)油，再將清洗過(guò)的PET薄膜放在電極基底上，礦物質(zhì)油的表面張力使電極基底和PET薄膜緊緊貼合。電極基底和PET薄膜貼合后，將兩者傾斜5°，斜坡方向與微電極5垂直，然后固定。

本實(shí)施例中，選用的銀納米線平均長(zhǎng)度為100微米，平均直徑為60納米；配制1～20μg/mL的銀納米線乙醇溶液，超聲震蕩20分鐘，得到銀納米線懸浮液；通過(guò)信號(hào)發(fā)生器和信號(hào)放大器在電極基底中的電極上施加70V、1MHz的正弦交流電信號(hào)，取10μL配制好的銀納米線懸浮液滴到PET薄膜上，保持施加電信號(hào)直至銀納米線懸浮液干燥；然后90°旋轉(zhuǎn)PET薄膜，再貼合在電極基底上進(jìn)行第二次組裝，組裝過(guò)程與第一次組裝相同，如圖2所示。

本實(shí)施例中，在交叉組裝完銀納米線網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)后，用酒精擦掉PET薄膜下面沾有的少量礦物質(zhì)油，再將組裝有銀納米線網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的PET薄膜放入烘箱中保持150℃加熱30分鐘進(jìn)行后處理，以減小銀納米線之間的接觸電阻。

本實(shí)施例中，在PET薄膜后處理完后，將PET薄膜保存在真空干燥器中。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供的制作銀納米線柔性透明導(dǎo)電薄膜的方法，選用50微米厚的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯PET作為組裝基底，先用酒精溶液進(jìn)行清洗，再用去離子水沖洗2min,然后用氮?dú)獯蹈山M裝基底。

本實(shí)施例中，采用光刻技術(shù)和濕法刻蝕將氧化銦錫ITO玻璃加工成電極基底，其電極結(jié)構(gòu)如圖1所示：1表示電極基底，2表示電極。電極2上的微電極5寬度為30微米，間距為100微米。用無(wú)塵布擦拭PET薄膜，采用靜電吸附方式使清洗過(guò)的PET薄膜與電極基底緊緊貼合。電極基底和組裝基底貼合后，將兩者傾斜10°，斜坡方向與微電極5垂直，然后固定。

本實(shí)施例中，選用的銀納米線平均長(zhǎng)度為100微米，平均直徑為60納米；溶劑選用乙醇與去離子水的混合溶液，兩者體積比為4:1；配制1～20μg/mL的銀納米線懸浮液，超聲震蕩20分鐘，得到銀納米線懸浮液；通過(guò)信號(hào)發(fā)生器和信號(hào)放大器在電極基底中的電極上施加70V、1MHz的正弦交流電信號(hào)，取5μL配制好的銀納米線懸浮液滴到PET薄膜上，保持施加電信號(hào)直至銀納米線懸浮液干燥；然后45°旋轉(zhuǎn)PET薄膜，再貼合在電極基底上進(jìn)行第二次組裝，組裝過(guò)程與第一次組裝相同。用同樣的方式再分別旋轉(zhuǎn)組裝基底45°進(jìn)行兩次組裝，共實(shí)現(xiàn)四次組裝，圖3展示了四次組裝后銀納米線排布的效果圖。

本實(shí)施例中，在交叉組裝完銀納米線網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)后，將組裝有銀納米線網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的PET薄膜放入烘箱中保持200℃加熱60分鐘進(jìn)行后處理，以減小銀納米線之間的接觸電阻。

本實(shí)施例中，在PET薄膜后處理完后，將PET薄膜保存在真空干燥器中。

本發(fā)明的工作原理：本發(fā)明通過(guò)在電極基底的電極上施加適當(dāng)?shù)慕涣髡译娦盘?hào)，在電極基底上產(chǎn)生非均勻電場(chǎng)，電極基底和組裝基底緊緊貼合在一起，電場(chǎng)可穿透組裝基底，從而在組裝基底上產(chǎn)生非均勻電場(chǎng)，再利用非均勻電場(chǎng)對(duì)組裝基底上銀納米線懸浮液中的銀納米線產(chǎn)生介電泳作用力，將銀納米線在組裝基底上沿電場(chǎng)方向規(guī)則排布。同時(shí)將電極基底和組裝基底貼合后傾斜一定角度，這樣銀納米線懸浮液滴在組裝基底表面后會(huì)受到重力作用而產(chǎn)生一定的沿斜坡向下的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，利用懸浮液對(duì)銀納米線的毛細(xì)作用將銀納米線沿斜坡方向規(guī)則排布。所以，將斜坡傾斜方向和電場(chǎng)方向一致時(shí)，可以結(jié)合介電泳力和毛細(xì)作用力在組裝基底上更好地規(guī)則組裝銀納米線，提高銀納米線組裝質(zhì)量和效率。本發(fā)明中電極基底和組裝基底是獨(dú)立的，相對(duì)位置和角度可調(diào)。因而，可以在第一次組裝后，任意角度旋轉(zhuǎn)組裝基底進(jìn)行再次組裝，形成銀納米線網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明可通過(guò)調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)來(lái)得到不同的銀納米線網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而得到理想的柔性透明導(dǎo)電薄膜，達(dá)到導(dǎo)電性和透光性的最佳平衡，這些參數(shù)有：電極基底上的電極結(jié)構(gòu)、交流電信號(hào)頻率和幅值、組裝基底的材質(zhì)及厚度、電極基底和組裝基底貼合后的傾斜角度、銀納米線的尺寸和濃度以及銀納米線懸浮液的溶劑等。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。