本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)移銀納米線透明導電薄膜到柔性襯底的方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著光電器件集成化與輕柔化的發(fā)展，可穿戴、可折疊、便攜式的柔彈性器件越來越受到國內(nèi)外學者的關(guān)注。其中柔性應力傳感器因其具有柔彈性特性，既能貼附于不規(guī)則或剛性物體表面，也能與人體皮膚貼合，在智能顯示器、醫(yī)療健康監(jiān)測設備以及電子皮膚等領域有著潛在的應用前景。但在傳感器制作中，目前多依賴于硅基刻蝕、柔性襯底表面等離子體處理、金屬沉積等高能耗的制造工藝。因此如何制備低成本而高靈敏度的柔性應力傳感器成為一項挑戰(zhàn)。

柔性基底和電極材料是柔性傳感器的重要組成部分。目前使用最廣泛的柔彈性襯底材料是聚二甲基硅氧烷(pdms)，使用最廣泛的電極材料是銀納米線(agnws)透明導電薄膜。銀納米線因具有優(yōu)異的光電性能，制備工藝采用快速低成本的液相法，且室溫成膜條件與低熔點柔性襯底具有良好的相容性，優(yōu)異的耐機械拉伸和彎曲特性是最有可能替代傳統(tǒng)ito透明電極的材料，近幾年已實現(xiàn)在柔性led顯示和觸摸屏等電子設備的應用。pdms是一種高分子有機硅化合物，具有光學透明性，生物相容性，制作過程快速而簡便。片狀的pdms具有良好的柔彈性，拉伸率可以超過100％，一直以來是開發(fā)柔彈性電子設備的首選基底材料。目前采用的方法主要是直接將pdms涂覆于銀納米線透明導電薄膜上制得agnws-pdms復合電極再剝離，但該電極方阻大，導電性低，直接影響到傳感器的靈敏度，因此無法滿足實際應用的需要。存在這些問題的原因，一是透明導電薄膜上銀納米線之間的粘結(jié)性較弱，二是pdms由于甲基封端，與銀納米線間形成的物理與化學相互作用都非常弱，只能實現(xiàn)導電網(wǎng)絡的部分轉(zhuǎn)移。所以找到一種將銀納米線薄膜有效完整的轉(zhuǎn)移到pdms襯底上的方法，對改善柔性納米光電器件的性能具有重要的應用價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種轉(zhuǎn)移銀納米線透明導電薄膜到柔性襯底的方法，實現(xiàn)銀納米線透明電極的完全轉(zhuǎn)移，可極大地提高銀納米線網(wǎng)絡的導電性和均勻性，有效降低納米線之間的結(jié)點電阻，制備性能優(yōu)良的銀納米線柔性透明導電薄膜，具有實際應用價值。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案：

本發(fā)明提供的轉(zhuǎn)移銀納米線透明導電薄膜到柔性襯底的方法，包括以下步驟：

(1)制備銀納米線透明導電薄膜：

在清潔襯底上旋涂銀納米線乙醇分散液，得到銀納米線透明導電薄膜，放置于120℃加熱板上烘干后，在烘箱中熱處理30min；

(2)制備二氧化硅氣凝膠/agnws復合導電薄膜：

在銀納米線透明導電薄膜上旋涂二氧化硅氣凝膠分散液，制得二氧化硅氣凝膠/agnws復合導電薄膜，并放置于120℃加熱板上烘干；

(3)制備柔性銀納米線透明導電薄膜：

將混合均勻的pdms涂布至二氧化硅氣凝膠/agnws復合導電薄膜的表面后加熱固化；將固化后的pdms直接從玻璃襯底上剝離，實現(xiàn)銀納米線透明導電薄膜的轉(zhuǎn)移，得到柔性銀納米線透明導電薄膜。

上述步驟(1)中，所述清潔襯底為玻璃襯底。

上述步驟(1)中，所述銀納米線的直徑為100～300nm，長度為100～150μm。

上述步驟(1)中，采用勻膠機以轉(zhuǎn)速為1000～1600轉(zhuǎn)/分鐘進行旋涂，沉積1～4層形成不同排列密度的銀納米線薄膜，熱處理溫度為200℃～250℃。

上述步驟(2)中，所述二氧化硅氣凝膠分散液是將氣相納米二氧化硅以4ωt％分散于無水乙醇中形成的。

上述步驟(2)中，采用勻膠機以轉(zhuǎn)速為500～1000轉(zhuǎn)/分鐘進行旋涂。

上述步驟(3)中，pdms是采用美國道康寧184硅橡膠以預聚物和固化劑按質(zhì)量比10：1混合均勻。

上述步驟(3)中，所述涂布方法為旋涂法、邁耶棒法和滴涂法中的任意一種。

上述步驟(3)中，所述加熱固化工藝為：溫度60℃～120℃，時間30min～6h。

上述方法制備的柔性銀納米線透明導電薄膜，其用作制備柔性光電器件的材料。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的主要的優(yōu)點：

1.所提供的轉(zhuǎn)移方法中，對銀納米線薄膜進行熱處理，有效改善了銀納米線之間的粘結(jié)性，降低結(jié)點電阻，減小網(wǎng)絡的表面粗糙度，極大地提高銀納米線網(wǎng)絡的導電性和均勻性。

2.所提供的轉(zhuǎn)移方法中，引入二氧化硅氣凝膠，解決了轉(zhuǎn)移后銀納米線與pdms相互作用弱，大幅損失導電率的問題，制得agnws-二氧化硅氣凝膠-pdms復合電極，實現(xiàn)了銀納米線透明電極的完全轉(zhuǎn)移，對改善柔性納米光電器件的性能具有潛在的應用價值。

3.所提供的轉(zhuǎn)移方法簡單易操作，成本低，具有實際應用價值。

附圖說明

圖1為轉(zhuǎn)移方法的完整工藝流程圖。

圖2為本發(fā)明的實施例1中制得的柔性銀納米線透明導電薄膜的掃描電子顯微鏡照片，所形成的銀納米線網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中，銀納米線直徑為100～300nm。

圖3為本發(fā)明的實施例1～3轉(zhuǎn)移前后的銀納米線透明導電薄膜的方阻變化趨勢圖。

圖4為本發(fā)明的實施例1～3轉(zhuǎn)移前后的銀納米線透明導電薄膜的透過率曲線圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明，但不限定本發(fā)明。

實施例1：

參見附圖1，本發(fā)明包括以下步驟：

(1)制備銀納米線透明導電薄膜：

將銀納米線無水乙醇分散液滴加到清潔的玻璃基底上，以1200轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂，沉積1層具有一定排列密度的銀納米線網(wǎng)絡基片，然后將涂有銀納米線透明導電薄膜的玻璃基底放置于120℃的加熱板上10分鐘，即得到銀納米線透明導電薄膜，用紫外可見分光光度計測得此時在550nm波長處透過率為81.7％，用四探針測得方阻為11.35ω·sq^-1。

(2)制備二氧化硅氣凝膠/agnws復合導電薄膜：

將氣相納米二氧化硅以4ωt％的質(zhì)量分數(shù)分散于12ml無水乙醇溶液中，向步驟(1)中獲得的銀納米線透明導電薄膜上滴加該分散液至完全覆蓋整個基片，然后以600轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂獲得二氧化硅氣凝膠/agnws復合導電薄膜，并放置于120℃的加熱板上10分鐘。

(3)制備柔性銀納米線透明導電薄膜：

使用美國道康寧184硅橡膠，以預聚物和固化劑按質(zhì)量比10：1混合均勻得到pdms，向步驟(2)中獲得的復合導電薄膜的表面滴加pdms至完全覆蓋整個薄膜，然后以600轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂得到pdms/二氧化硅氣凝膠/agnws/玻璃的結(jié)構(gòu)，在80℃固化3h后，將pdms/二氧化硅氣凝膠/agnws直接從玻璃基底剝離，即得到柔性銀納米線透明導電薄膜，用紫外可見分光光度計測得此時在550nm波長處透過率為87.1％，采用本發(fā)明的轉(zhuǎn)移方法增加了薄膜的透過率，用四探針測得方阻為13.34ω·sq^-1，實現(xiàn)了銀納米線透明電極的完全轉(zhuǎn)移，極大地提高銀納米線網(wǎng)絡的導電性和均勻性，有效降低納米線之間的結(jié)點電阻，減小網(wǎng)絡的表面粗糙度，制備性能優(yōu)良的銀納米線柔性透明導電薄膜。

實施例2：參見附圖1，本發(fā)明包括以下步驟：

(1)將銀納米線無水乙醇分散液滴加到清潔的玻璃基底上，以1200轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂，沉積2層具有一定排列密度的銀納米線網(wǎng)絡基片，然后將涂有銀納米線透明導電薄膜的玻璃基底放置于120℃的加熱板上10分鐘，即得到銀納米線透明導電薄膜，用紫外可見分光光度計測得此時在550nm波長處透過率為74.38％，用四探針測得方阻為5.67ω·sq^-1，因納米線沉積次數(shù)增加，銀納米線網(wǎng)絡增多，故透過率較實施例1有所降低，而導電率則增大。

(2)將氣相納米二氧化硅以4ωt％的質(zhì)量分數(shù)分散于12ml無水乙醇溶液中，向步驟(1)中獲得的銀納米線透明電極上滴加該分散液至完全覆蓋整個基片，然后以600轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂獲得二氧化硅氣凝膠/agnws復合導電薄膜并放置于120℃的加熱板上10分鐘。

(3)使用美國道康寧184硅橡膠，以預聚物和固化劑按質(zhì)量比10：1混合均勻得到pdms，向復合薄膜的表面滴加pdms至完全覆蓋整個薄膜，然后以600轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂得到pdms/二氧化硅氣凝膠/agnws/玻璃的結(jié)構(gòu)，在80℃固化3h后，將pdms/二氧化硅氣凝膠/agnws直接從玻璃基底剝離，即得到柔性銀納米線透明導電薄膜，用紫外可見分光光度計測得此時在550nm波長處透過率為77.8％，采用本發(fā)明的轉(zhuǎn)移方法增加了薄膜的透過率，用四探針測得方阻為6.67ω·sq^-1，實現(xiàn)了銀納米線透明電極的完全轉(zhuǎn)移，極大地提高銀納米線網(wǎng)絡的導電性和均勻性，有效降低納米線之間的結(jié)點電阻，減小網(wǎng)絡的表面粗糙度，制備性能優(yōu)良的銀納米線柔性透明導電薄膜。

實施例3：參見附圖1，本發(fā)明包括以下步驟：

(1)將銀納米線無水乙醇分散液滴加到清潔的玻璃基底上，以1200轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂，沉積3層具有一定排列密度的銀納米線網(wǎng)絡基片，然后將涂有銀納米線透明導電薄膜的玻璃基底放置于120℃的加熱板上10分鐘，即得到銀納米線透明導電薄膜，用紫外可見分光光度計測得此時在550nm波長處透過率為64.96％，用四探針測得方阻為2.44ω·sq^-1，因納米線沉積次數(shù)增加，銀納米線網(wǎng)絡增多，故透過率較實施例2有所降低，而導電率則增大。

(2)將氣相納米二氧化硅以4ωt％的質(zhì)量分數(shù)分散于12ml無水乙醇溶液中，向步驟(1)中獲得的銀納米線透明電極上滴加該分散液至完全覆蓋整個基片，然后以600轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂獲得二氧化硅氣凝膠/agnws復合導電薄膜并放置于120℃的加熱板上10分鐘。

(3)使用美國道康寧184硅橡膠，以預聚物和固化劑按質(zhì)量比10：1混合均勻得到pdms，向復合薄膜的表面滴加pdms至完全覆蓋整個薄膜，然后以600轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂得到pdms/二氧化硅氣凝膠/agnws/玻璃的結(jié)構(gòu)，在80℃固化3h后，將pdms/二氧化硅氣凝膠/agnws直接從玻璃基底剝離，即得到柔性銀納米線透明導電薄膜，用紫外可見分光光度計測得此時在550nm波長處透過率為66.22％，采用本發(fā)明的轉(zhuǎn)移方法增加了薄膜的透過率，用四探針測得方阻為3.31ω·sq^-1，實現(xiàn)了銀納米線透明電極的完全轉(zhuǎn)移，極大地提高銀納米線網(wǎng)絡的導電性和均勻性，有效降低納米線之間的結(jié)點電阻，減小網(wǎng)絡的表面粗糙度，制備性能優(yōu)良的銀納米線柔性透明導電薄膜。

實施例4：參見附圖1，本發(fā)明包括以下步驟：

(1)將銀納米線無水乙醇分散液滴加到清潔的玻璃基底上，以1200轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂，沉積4層具有一定排列密度的銀納米線網(wǎng)絡基片，然后將涂有銀納米線透明導電薄膜的玻璃基底放置于120℃的加熱板上10分鐘，即得到銀納米線透明導電薄膜，用紫外可見分光光度計測得此時在550nm波長處透過率為60.6％，用四探針測得方阻為0.78ω·sq^-1，因納米線沉積次數(shù)增加，銀納米線網(wǎng)絡增多，故透過率較實施例3有所降低，而導電率則增大。

(2)將氣相納米二氧化硅以4ωt％的質(zhì)量分數(shù)分散于12ml無水乙醇溶液中，向步驟(1)中獲得的銀納米線透明電極上滴加該分散液至完全覆蓋整個基片，然后以600轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂獲得二氧化硅氣凝膠/agnws復合導電薄膜并放置于120℃的加熱板上10分鐘。

(3)使用美國道康寧184硅橡膠，以預聚物和固化劑按質(zhì)量比10：1混合均勻得到pdms，向復合薄膜的表面滴加pdms至完全覆蓋整個薄膜，然后以600轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂得到pdms/二氧化硅氣凝膠/agnws/玻璃的結(jié)構(gòu)，在80℃固化3h后，將pdms/二氧化硅氣凝膠/agnws直接從玻璃基底剝離，即得到柔性銀納米線透明導電薄膜，用紫外可見分光光度計測得此時在550nm波長處透過率為62.37％，采用本發(fā)明的轉(zhuǎn)移方法增加了薄膜的透過率，用四探針測得方阻為1.59ω·sq^-1，實現(xiàn)了銀納米線透明電極的完全轉(zhuǎn)移，極大地提高銀納米線網(wǎng)絡的導電性和均勻性，有效降低納米線之間的結(jié)點電阻，減小網(wǎng)絡的表面粗糙度，制備性能優(yōu)良的銀納米線柔性透明導電薄膜。

上述實施例提供的方法，克服了目前的轉(zhuǎn)移方法中，多采用直接將pdms涂布于銀納米線薄膜上，固化后再剝離制得agnws-pdms復合電極，導電率損失嚴重的問題。據(jù)文獻記載，在玻璃基底制備的銀納米線透明導電薄膜方阻為1.77ω·sq^-1，轉(zhuǎn)移后，方阻增大到21.6ω·sq^-1。本發(fā)明方法在制得銀納米線薄膜后，將其進行熱處理，增大導電網(wǎng)絡中銀線與銀線的粘結(jié)性。引入二氧化硅氣凝膠，旋涂于銀納米線導電薄膜之上，再涂布pdms，固化后，得到agnws-二氧化硅氣凝膠-pdms復合電極，在透過率大于80％的情況下，轉(zhuǎn)移前后的方阻分別為11.35ω·sq^-1和13.34ω·sq^-1，方阻增大程度小，轉(zhuǎn)移后仍保持良好的導電率。

以上實施例僅是對本發(fā)明技術(shù)方案的舉例說明，不應視為對本發(fā)明權(quán)利要求保護范圍的限制，其它的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的修改、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。