專利名稱：一種柔性基底表面透明導(dǎo)電薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種柔性基底表面透明導(dǎo)電薄膜的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著電子信息行業(yè)及光伏行業(yè)的迅猛發(fā)展，特別是平板顯示器朝輕薄化方向的快速發(fā)展及功能化光伏器件的發(fā)展，透明導(dǎo)電薄膜因其具有良好的透光性等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用。目前應(yīng)用最為廣泛的透明導(dǎo)電膜是在玻璃、陶瓷等硬質(zhì)基材上制備的，但這些基材存在質(zhì)脆、不易變形，限制了透明導(dǎo)電薄膜的應(yīng)用。與硬質(zhì)基底透明導(dǎo)電膜相比，在有機(jī)柔性基底上制備的透明導(dǎo)電薄膜不僅具有相似的光電特性，而且還具有許多獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，如:可彎曲、重量輕、不易破碎、可以采用卷對(duì)卷工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)方式有利于提高效率、便于運(yùn)輸?shù)?。因此，柔性透明?dǎo)電薄膜有望成為硬質(zhì)基材透明導(dǎo)電薄膜的更新?lián)Q代產(chǎn)品。但是柔性透明導(dǎo)電薄膜材料的制備過程仍存在較多的缺陷，例如柔性透明導(dǎo)電薄膜材料表面導(dǎo)電層為金屬材料時(shí)，其透光性較差；當(dāng)導(dǎo)電層為半導(dǎo)體材料時(shí)，其導(dǎo)電性較差；且由于柔性基底材料多為有機(jī)高分子材料，其材料特性對(duì)其表面導(dǎo)電層的制備條件要求苛刻，生產(chǎn)成本較高。因此，如何解決柔性透明導(dǎo)電薄膜材料透光性和導(dǎo)電性之間的矛盾及如何降低柔性透明導(dǎo)電薄膜材料的制備成本，成為亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種柔性基底表面透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，該方法制備的柔性基底表面透明導(dǎo)電薄膜，兼具良好的透光性和導(dǎo)電性，且其制備工藝簡單，生產(chǎn)成本低。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的，所采用的技術(shù)方案是，一種柔性基底表面透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其具體步驟如下:一種柔性基底表面透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其具體步驟如下:Ajf 0.1 0.3份重的氧化石墨烯粉末溶于30 100份重的H2O中，攪拌得到氧化石墨烯懸浮液；B、將16 24份重的Na0H、0.17 12.4份重的金屬鹽加入A步的氧化石墨烯懸浮液中，攪拌形成混合液；C、將0.16 0.8份重的N2H2或4 10份重的NaBH4作為還原劑緩慢加入到B步的混合液中；D、將C步的混合液置于水浴鍋中，80°C 90°C下反應(yīng)I 2h，還原劑同時(shí)還原金屬鹽及氧化石墨烯；反應(yīng)后再將混合液攪拌12-24h，形成穩(wěn)定的石墨烯/納米金屬復(fù)合液；E、用真空抽濾法濾掉D步復(fù)合液中多余的還原劑和NaOH ;再將濾出物用H2O清洗后重新攪拌溶于H2O中得到石墨烯/納米金屬復(fù)合物的懸浮液，然后將懸浮液旋轉(zhuǎn)涂敷于柔性基底上，干燥后即得。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:一、本發(fā)明采用石墨烯及納米金屬復(fù)合方式制備導(dǎo)電薄膜，復(fù)合膜中主體成分為兼具導(dǎo)電性及透光性的石墨烯，復(fù)合的納米金屬又顯著提高了薄膜的導(dǎo)電性，但對(duì)透光性的影響有限，從而制得的薄膜兼具良好的透光性和導(dǎo)電性。測試表明，其電阻率低于0.1K Ω.cm，而還原石墨烯的電阻率則高達(dá)2.7ΚΩ.cm。二、本發(fā)明的制備過程均在溶液中進(jìn)行，其工藝條件要求簡單，去除了傳統(tǒng)工藝中的高溫過程,其工藝條件要求簡單、生產(chǎn)成本低；同時(shí),也避免了高溫過程對(duì)柔性高分子基底材料的損壞和影響，提高整個(gè)產(chǎn)品性能，延長材料使用壽命。三、選用的N2H2或NaBH4還原劑能同時(shí)還原氧化石墨烯及金屬鹽,從而本發(fā)明形成一步同時(shí)還原氧化石墨烯及金屬鹽的共還原方法，進(jìn)一步簡化了制備工藝，降低了生產(chǎn)成本。上述的柔性基底為聚乙烯對(duì)苯二甲酯(PET)基底、聚亞酰胺(PI)基底或聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底。這些柔性絕緣材料具有優(yōu)良的透光性，可塑性，且與石墨烯/納米金屬復(fù)合溶液具有親和性，能在其表面形成穩(wěn)定的石墨烯/納米金屬復(fù)合薄膜。上述的金屬鹽是銅鹽、銀鹽或金鹽。銅鹽、銀鹽或金鹽均能在水溶液中被還原劑還原得到導(dǎo)電性極好、且能與石墨烯形復(fù)合形成復(fù)合物的納米銅、納米銀、納米金。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為實(shí)施例1在柔性基底表面上制得的透明導(dǎo)電薄膜的掃描電鏡圖。圖2為實(shí)施例1在柔性基底表面上制得的透明導(dǎo)電薄膜的能譜分析圖。圖3為實(shí)施例2在柔性基底表面上制得的透明導(dǎo)電薄膜的掃描電鏡圖。圖4為實(shí)施例2在柔性基底表面上制得的透明導(dǎo)電薄膜的能譜分析圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1一種柔性基底表面透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其具體步驟如下:Ajf 0.3份重的氧化石墨烯粉末溶于50份重的H2O中，攪拌得到氧化石墨烯懸浮液；B、將18份重的NaOH、12.4份重的金屬鹽=-CuSO4加入A步的氧化石墨烯懸浮液中，攪拌形成混合液；C、將4份重的NaBH4作為還原劑緩慢加入到B步的混合液中；D、將C步的混合液置于水浴鍋中，80°C下反應(yīng)lh，還原劑NaBH4同時(shí)還原CuSO4及氧化石墨烯；反應(yīng)后再將混合液攪拌12h，形成穩(wěn)定的石墨烯/納米金屬復(fù)合液；E、用真空抽濾法濾掉D步復(fù)合液中多余的還原劑NaBHjP NaOH ;再將濾出物用H2O清洗后重新攪拌溶于H2O中得到石墨烯/納米銅復(fù)合物的懸浮液，然后將懸浮液旋轉(zhuǎn)涂敷于聚乙烯對(duì)苯二甲酯(PET)基底上，干燥后即得。
測試表明，本例的柔性基底表面透明導(dǎo)電薄膜的電阻率為0.08ΚΩ.cm。圖1為實(shí)施例1在柔性基底表面上制得的透明導(dǎo)電薄膜的掃描電鏡圖。圖2為實(shí)施例I在柔性基底表面上制得的透明導(dǎo)電薄膜的能譜分析圖。圖1及圖2表明，本例的透明導(dǎo)電薄膜確為石墨烯/納米銅復(fù)合物。實(shí)施例2一種柔性基底表面透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其具體步驟如下:A、將0.15份重的氧化石墨烯粉末溶于80份重的H2O中，攪拌得到氧化石墨烯懸浮液；B、將20份重的Na0H、0.17份重的AgNO3 (金屬鹽)加入A步的氧化石墨烯懸浮液中，攪拌形成混合液；C、將10份重的NaBH4作為還原劑緩慢加入到B步的混合液中；D、將C步的混合液置于水浴鍋中，80°C下反應(yīng)lh，還原劑NaBH4同時(shí)還原AgNO3及氧化石墨烯；反應(yīng)后再將混合液攪拌12h，形成穩(wěn)定的石墨烯/納米金屬復(fù)合液；E、用真空抽濾法濾掉D步復(fù)合液中多余的還原劑NaBHjP NaOH ;再將濾出物用H2O清洗后重新攪拌溶于H2O中得到石墨烯/納米銀復(fù)合物的懸浮液，然后將懸浮液旋轉(zhuǎn)涂敷于聚亞酰胺(PD基底上，干燥后即得。測試表明，本例的柔性基底表面透明導(dǎo)電薄膜的電阻率為0.05ΚΩ.cm。圖3為本例在柔性基底表面上制得的透明導(dǎo)電薄膜的掃描電鏡圖。圖4為本例在柔性基底表面上制得的透明導(dǎo)電薄膜的能譜分析圖。圖3及圖4表明，本例的透明導(dǎo)電薄膜確為石墨烯/納米銀復(fù)合物。實(shí)施例3一種柔性基底表面透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其具體步驟如下:A、將0.1份重的氧化石墨烯粉末溶于100份重的H2O中，攪拌得到氧化石墨烯懸浮液；B、將24份重的Na0H、0.241份重的Cu (NO3)2 (金屬鹽)加入A步的氧化石墨烯懸浮液中，攪拌形成混合液；C、將0.32份重的N2H2作為還原劑緩慢加入到B步的混合液中；D、將C步的混合液置于水浴鍋中，80°C下反應(yīng)1.5h，還原劑N2H2同時(shí)還原Cu(NO3)2及氧化石墨烯；反應(yīng)后再將混合液攪拌16h，形成石墨烯/納米金屬復(fù)合液；E、用真空抽濾法濾掉D步復(fù)合液中多余的還原劑N2H2和NaOH ;再將濾出物用H2O清洗后重新攪拌溶于H2O中得到石墨烯/納米銅復(fù)合物的懸浮液，然后將懸浮液旋轉(zhuǎn)涂敷于聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底上，干燥后即得。實(shí)施例4一種柔性基底表面透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其具體步驟如下:Ajf 0.3份重的氧化石墨烯粉末溶于30份重的H2O中，攪拌得到氧化石墨烯懸浮液；B、將16份重的NaOH、12.4份重的Ag2SO4 (金屬鹽)加入A步的氧化石墨烯懸浮液中，攪拌形成混合液；C、將0.8份重的N2H2作為還原劑緩慢加入到B步的混合液中；
D、將C步的混合液置于水浴鍋中，85°C下反應(yīng)2h，還原劑N2H2同時(shí)還原Ag2SO4及氧化石墨烯；反應(yīng)后再將混合液攪拌24h，形成穩(wěn)定的石墨烯/納米金屬復(fù)合液；E、用真空抽濾法濾掉D步復(fù)合液中多余的還原劑N2H2和NaOH ;再將濾出物用H2O清洗后重新攪拌溶于H2O中得到石墨烯/納米銀復(fù)合物的懸浮液，然后將懸浮液旋轉(zhuǎn)涂敷于聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底上，干燥后即得。實(shí)施例5一種柔性基底表面透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其具體步驟如下:A、將0.15份重的氧化石墨烯粉末溶于80份重的H2O中，攪拌得到氧化石墨烯懸浮液；B、將20份重的Na0H、0.34份重的(金屬鹽)AuCl3 (金屬鹽)加入A步的氧化石墨烯懸浮液中，攪拌形成混合液；C、將0.16份重的N2H2作為還原劑緩慢加入到B步的混合液中；D、將C步的混合液置于水浴鍋中，90°C下反應(yīng)lh，還原劑N2H2同時(shí)還原AuCl3及氧化石墨烯；反應(yīng)后再將混合液攪拌18h，形成穩(wěn)定的石墨烯/納米金屬復(fù)合液；E、用真空抽濾法濾掉D步復(fù)合液中多余的還原劑N2H2和NaOH ;再將濾出物用H2O清洗后重新攪拌溶于H2O中得到石墨烯/納米金復(fù)合物的懸浮液，然后將懸浮液旋轉(zhuǎn)涂敷于聚乙烯對(duì)苯二甲酯(PET)基底上，干燥后即得。實(shí)施例6一種柔性基底表面透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其具體步驟如下:A、將0.1份重的氧化石墨烯粉末溶于100份重的H2O中，攪拌得到氧化石墨烯懸浮液；B、將24份重的Na0H、0.241份重的金屬鹽=-AuF3加入A步的氧化石墨烯懸浮液中，攪拌形成混合液；C、將7份重的NaBH4作為還原劑緩慢加入到B步的混合液中；D、將C步的混合液置于水浴鍋中，90°C下反應(yīng)Ih，還原劑NaBH4同時(shí)還原AuF3及氧化石墨烯；反應(yīng)后再將混合液攪拌12h，形成穩(wěn)定的石墨烯/納米金屬復(fù)合液；E、用真空抽濾法濾掉D步復(fù)合液中多余的還原劑NaBHjP NaOH ;再將濾出物用H2O清洗后重新攪拌溶于H2O中得到石墨烯/納米金復(fù)合物的懸浮液，然后將懸浮液旋轉(zhuǎn)涂敷于聚乙烯對(duì)苯二甲酯(PET)基底上，干燥后即得。
權(quán)利要求
1.一種柔性基底表面透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其具體步驟如下: A、將0.1 0.3份重的氧化石墨烯粉末溶于30 100份重的H2O中，攪拌得到氧化石墨烯懸浮液； B、將16 24份重的Na0H、0.17 12.4份重的金屬鹽加入A步的氧化石墨烯懸浮液中，攪拌形成混合液； C、將0.16 0.8份重的N2H2或4 10份重的NaBH4作為還原劑緩慢加入到B步的混合液中； D、將C步的混合液置于水浴鍋中，80°C 90°C下反應(yīng)I 2h，還原劑同時(shí)還原金屬鹽及氧化石墨烯；反應(yīng)后再將混合液攪拌12-24h，形成穩(wěn)定的石墨烯/納米金屬復(fù)合液； E、用真空抽濾法濾掉D步復(fù)合液中多余的還原劑和NaOH;再將濾出物用H2O清洗后重新攪拌溶于H2O中得到石墨烯/納米金屬復(fù)合物的懸浮液，然后將懸浮液旋轉(zhuǎn)涂敷于柔性基底上，干燥后即得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性基底表面透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于:所述的柔性基底為聚乙烯對(duì)苯二甲酯(PET)基底、聚亞酰胺(PI)基底或聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性基底表面透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于:所述的金屬鹽是銅鹽、銀鹽或金鹽。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種柔性基底表面透明導(dǎo)電薄膜的制備方法。該方法在絕緣柔性高分子基底材料上，通過溶液法及共還原法一次制備石墨烯及納米金屬復(fù)合透明導(dǎo)電薄膜，通過石墨烯及納米金屬的導(dǎo)電性及透光性，改善絕緣柔性基底的電學(xué)性能及光學(xué)性能，制備出一種柔性導(dǎo)電透光的薄膜材料，該種柔性透明導(dǎo)電薄膜材料可替代傳統(tǒng)硬質(zhì)透光導(dǎo)電材料，實(shí)現(xiàn)功能化應(yīng)用。該方法均可在水溶液中完成，無需高溫反應(yīng)步驟，適用于在有機(jī)柔性基底上制備復(fù)合涂層，生產(chǎn)成本較低。同時(shí)，該方法可通過共還原法一步制得石墨烯及納米金屬復(fù)合產(chǎn)物，無需復(fù)雜的反應(yīng)步驟，簡單易行。
文檔編號(hào)H01B1/04GK103198886SQ201310119579
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月8日
發(fā)明者魯雄, 姜麗麗, 翁杰, 馮波, 屈樹新, 汪建新 申請人:西南交通大學(xué)