纳米银线—石墨烯基柔性透明导电薄膜的制备与性能研究

发布时间：2017-11-07 12:10

  本文关键词：纳米银线—石墨烯基柔性透明导电薄膜的制备与性能研究

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【摘要】：随着电子器件向微型化、柔性化和多功能化方向发展,柔性透明导电薄膜和柔性透明导电材料已成为国内外科学家研究的热点。传统的透明导电材料-氧化铟锡因价格高昂和柔韧性差等问题不适合作为柔性透明导电材料,因此人们开始研究碳纳米管、石墨烯、金属网格、金属纳米线和导电聚合物等作为替代材料。其中,具有良好耐弯曲性、高透光性、高电子电导率和导热性的一维结构的纳米银线和具有独特晶体结构且在光学、热学、电学和力学等方面都呈现出优异性能的二维结构的石墨烯被认为是最具有发展前景的柔性透明导电薄膜材料。本论文首先综述了课题研究背景、纳米银线柔性透明导电薄膜的研究现状和石墨烯复合柔性透明导电薄膜的研究进展;其次用多元醇法制备了不同尺寸的纳米银线,研究了诱导剂、表面修饰剂和反应时间等对纳米银线形貌的影响;采用Hummers法制备了氧化石墨烯,并进一步采用水合肼还原氧化石墨烯;然后探索纳米银线形貌、基底、粘结剂、后处理工艺和成膜工艺等对纳米银线基柔性透明导电薄膜光电性能的影响,探究了纳米银线基柔性透明导电薄膜的附着性和柔韧性并作为透明电极应用于LED灯;最后制备了纳米银线与石墨烯复合柔性透明导电薄膜,研究纳米银线、石墨烯、复合结构等对复合柔性透明导电薄膜光电性能的影响,进一步探究了复合薄膜的附着性和柔韧性。主要内容包括如下:(1)研究了诱导剂的种类和含量、PVP含量和分子量、反应时间和后续热处理温度对纳米银线形貌的影响。研究结果表明,以FeCl3为诱导剂易合成出细、短的纳米银线,以Na2S为诱导剂易合成长、粗的纳米银线;适当增加PVP的含量可以降低生成纳米银线的直径;延长反应时间会降低合成纳米银线的长度,对纳米银线的直径没有影响;合成纳米银线熔点为374℃,低于银的本体熔点960.5℃。(2)采用Hummers法制备了氧化石墨烯,进一步采用水合肼室温下还原氧化石墨烯。研究结果表明,氧化石墨烯的层间距为0.83 nm,远高于石墨片的晶面间距0.339 nm,还原氧化石墨烯的晶面间距为0.73 nm。还原氧化石墨烯膜的方阻约为780Ω·□-1。(3)探索了纳米银线的形貌、基底、粘结剂、后续处理工艺和不同成膜工艺等对纳米银线基柔性透明导电薄膜光电性能的影响,探究了纳米银线基柔性透明导电薄膜的附着性和柔韧性能。结果表明,较长的纳米银线制备的透明导电薄膜光电性能更优越;直接以MCE为基底可制备出均匀性、完整性和附着性更好的透明导电薄膜;后续压力处理可有效提高薄膜的导电性能;更细的纳米银线在MCE上制备的透明导电薄膜具有更好的附着性。(4)研究了纳米银线、石墨烯、复合结构对纳米银线-石墨烯基柔性透明导电薄膜光电性能的影响。研究结果表明,在纳米银线沉积密度为220 mg·m-2,石墨烯沉积密度55 mg·m-2时,复合薄膜的平均方阻为14.49Ω·□-1,550 nm处透光率为78.38%;微量石墨烯的加入可以进一步提高纳米银线薄膜的导电性能,对导电薄膜的透光性影响微小;改变复合结构对薄膜的光电性能没有明显影响;还原氧化石墨烯的复合能够提高纳米银线基柔性透明导电薄膜的柔韧性。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.2

【参考文献】

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1 Yanfeng Ma;Yongsheng Chen;;Three-dimensional graphene networks: synthesis,properties and applications[J];National Science Review;2015年01期

2 Paola Russo;Anming Hu;Giuseppe Compagnini;;Synthesis, Properties and Potential Applications of Porous Graphene: A Review[J];Nano-Micro Letters;2013年04期

3 张晓光;袁志好;徐丽萍;;具有一维梯度直径的金属银纳米线的制备与结构表征(英文)[J];无机化学学报;2006年10期

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本文编号：1152353