银纳米线基柔性透明导电薄膜的制备及性能研究

发布时间：2017-10-28 13:01

  本文关键词：银纳米线基柔性透明导电薄膜的制备及性能研究

  更多相关文章： 银纳米线导电网络 柔性透明导电薄膜 方块电阻 透光率 柔韧性

【摘要】：随着柔性电子设备的迅速发展,诸如柔性太阳能电池、柔性显示器,对柔性透明导电薄膜的需求日益增加。传统的铟锡氧化物(ITO)透明导电材料不能完全满足柔性设备的要求,此外铟资源面临短缺、价格昂贵等实际问题。因此,需要迫切发展ITO的替代材料。目前,有希望替代ITO的材料包括石墨烯、碳纳米管、金属纳米线、金属纳米网格和一些导电聚合物。其中,银纳米线(AgNW)具有超高的电导率、长径比,优异的柔韧性能,是最有希望替代ITO的材料。但是,银纳米线基导电网络通常有两个缺点限制了其稳定性。1)由于具有超高的比表面积,AgNW在空气中容易被氧化而影响其导电性能;2)AgNW导电网络与基底之间的附着力较差,使用过程中容易从基底上脱落。本论文的目的是改善AgNW基柔性透明导电薄膜的光电性能、弯曲性能以及抗氧化性。首先,利用旋涂法在PET基底上沉积一层AgNW导电网络;然后,利用旋涂法或滴涂法在导电网络表面沉积一层保护层,对导电网络的性质进行改善,得到了一些有价值的研究结果,主要包括以下几个方面:(1)利用旋涂法在PET基底上沉积得到AgNW导电网络,然后在AgNW导电网络上面覆盖一层ZnO保护层,得到AgNW/ZnO复合柔性透明导电薄膜。ZnO保护层可以保护AgNW不受空气氧化、增强银纳米线之间、线与基底之间的粘附力,增强导电网络的稳定性和导电性。通过调节银纳米线密度控制复合薄膜的方块电阻和透光率。制备得到了透光率高达92%和方块电阻低至9Ω/sq的复合导电薄膜,样品具有良好的柔韧性能,在5 mm曲率半径下弯曲1000次,样品的方块电阻和透光率保持不变;实时弯曲测试过程中,曲率半径大于1 mm时,样品的方块电阻保持稳定。在ZnO保护层的作用下,复合样品显示了超高的稳定性,在80℃的环境下放置150天导电性保持稳定。最后,AgNW/ZnO柔性透明导电薄膜显示了一定的抗菌效应,在可穿戴电子设备、触控面板及人体接触领域中具有应用潜力。(2)为了进一步提升AgNW导电网络透明导电薄膜在极小曲率半径下的弯曲性能,采用PVA膜替代ZnO保护层和PET基底,将AgNW嵌入到PVA中制备得到自支撑的AgNW/PVA复合透明导电薄膜,并对其进行了系统的表征。AgNW/PVA复合透明导电薄膜显示了优秀的光学透明和电学性能,方块电阻为65Ω/sq时透光率可达到93.1%,透光率为80%时方块电阻可低至10.1Ω/sq,优于传统ITO材料。由于AgNW被镶嵌在PVA中,样品的弯曲性能和热稳定性有了极大的提升;5 mm曲率半径下弯曲10 000次方块电阻保持不变,实时曲率半径测试过程中,曲率半径为1 mm时方块电阻依然保持不变,明显优于AgNW/ZnO柔性透明导电薄膜;将样品放置在80℃高温环境中30天,其导电性能保持稳定。最后,对样品的加热除冰效果进行了测试,使用6Ω/sq的AgNW/PVA薄膜,加载3 V电压时,温度可达到100℃,而且升温速率很快,20 s内便可升到工作温度,显示了优异的加热性能。因此,AgNW/PVA复合透明薄膜具有良好的光电性能、弯曲性能、稳定性以及加热性能,在柔性电子器件以及除冰霜设备中有着巨大的应用前景。
【关键词】：银纳米线导电网络 柔性透明导电薄膜 方块电阻 透光率 柔韧性
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;O484
【目录】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 研究背景10
• 1.2 透明导电薄膜简介10-16
• 1.2.1 透明导电薄膜的发展历史10-11
• 1.2.2 透明导电薄膜的工作原理11-12
• 1.2.3 透明导电薄膜的分类12-16
• 1.3 本论文的选题依据和研究内容16-18
• 参考文献18-21
• 第二章 薄膜样品的制备与表征21-25
• 2.1 薄膜材料的制备21-22
• 2.1.1 实验中用到的试剂21
• 2.1.2 薄膜材料的制备方法21-22
• 2.2 样品的形貌表征22
• 2.2.1 扫描电子显微镜22
• 2.2.2 透射电子显微镜22
• 2.3 样品的光电性能表征22-24
• 2.3.1 四探针方块电阻测试仪22-23
• 2.3.2 紫外分光光度计23-24
• 2.4 样品的弯曲性能表征24
• 2.5 样品的加热性能表征24-25
• 第三章 AgNW/ZnO复合柔性透明导电薄膜的制备及其性能研究25-38
• 3.1 引言25-26
• 3.2 AgNW/ZnO复合透明导电薄膜的制备26-27
• 3.2.1 ZnO前驱物的配制26
• 3.2.2 PET基底清洗26
• 3.2.3 AgNW/ZnO复合透明导电薄膜的制备26
• 3.2.4 AgNW/ZnO复合透明导电薄膜杀菌实验26-27
• 3.3 AgNW/ZnO复合透明导电薄膜的形貌及结构表征27-29
• 3.3.1 样品的SEM表征27-28
• 3.3.2 样品的TEM表征28-29
• 3.4 AgNW/ZnO复合透明导电薄膜的性能表征29-35
• 3.4.1 样品的光电性能表征29-30
• 3.4.2 样品的弯曲性能表征30-33
• 3.4.3 样品的稳定性表征33-34
• 3.4.4 样品的抗菌性能表征34-35
• 3.5 本章小结35-36
• 参考文献36-38
• 第四章 AgNW/PVA自支撑柔性透明导电薄膜的制备及其性能研究38-49
• 4.1 引言38
• 4.2 AgNW/PVA复合透明导电薄膜的制备38-39
• 4.2.1 PVA溶液的配制38-39
• 4.2.2 PET基底清洗39
• 4.2.3 AgNW/PVA复合透明导电薄膜的制备39
• 4.3 AgNW/PVA复合透明导电薄膜的形貌及结构表征39-41
• 4.3.1 样品的SEM表征39-41
• 4.4 AgNW/PVA自支撑透明导电薄膜的性能表征41-47
• 4.4.1 样品的光电性能表征41-42
• 4.4.2 样品的弯曲性能表征42-45
• 4.4.3 样品的稳定性能表征45-46
• 4.4.4 样品的加热性能表征46-47
• 4.5 本章小结47-48
• 参考文献48-49
• 第五章 总结与展望49-52
• 5.1 结论49-51
• 5.2 展望51-52
• 硕士期间的科研成果52-53
• 致谢53

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张亚萍;殷海荣;黄剑锋;李启甲;;透明导电薄膜的研究进展[J];光机电信息;2006年02期

2 王颖华;张群;李桂锋;施展;谭华;;P型掺锌硫化铜铝透明导电薄膜的制备和性能研究[J];真空科学与技术学报;2008年03期

3 马冀君;李健;耿宏章;王宁;张念一;胡晓燕;;通过喷涂的方法使用单壁碳纳米管制备柔性透明导电薄膜[J];金属功能材料;2013年02期

4 崔元日;透明导电薄膜研究现状[J];物理;1979年01期

5 陈凤仪,刘振声,单凯;电子束蒸镀氧化铟透明导电薄膜[J];发光与显示;1982年01期

6 王建恩，，王运涛，王军，张兵临，何金田，张艳兰;三氧化二铟基透明导电薄膜光、电特性的研究[J];功能材料;1995年02期

7 马永龙;刘红光;;一种保护玻璃防水雾透明导电薄膜的设计与制备[J];光学与光电技术;2011年03期

8 陈进军;曹铃;宋学萍;孙兆奇;;钽掺杂对氧化锌透明导电薄膜结构和电学特性的影响[J];安徽大学学报(自然科学版);2010年04期

9 郭美霞;;铝钛共掺杂氧化锌透明导电薄膜的制备与性能研究[J];液晶与显示;2011年02期

10 崔元日,徐星浩,周鹏飞,张国荣;电子束蒸镀透明导电薄膜[J];科学通报;1979年24期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 蔡s

本文编号：1108308