长纳米银线的制备及其涂覆成膜的性能研究

发布时间：2017-09-03 16:28

  本文关键词：长纳米银线的制备及其涂覆成膜的性能研究

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【摘要】：随着科学技术的不断发展,既具备高的电导率又能实现高光学透过率的材料已经成为各种光电器件的重要组成部分。众所周知,掺锡氧化铟(ITO)透明导电膜已经在光电子器件中运用了长达五十年,但是其柔性性能很差且原材料日益稀缺,已无法满足下一代光电器件轻便、灵活、价格低廉、大面积制备等要求。而纳米银线薄膜因其具有优良的导电性、透光性和可柔性,逐渐成为柔性电子领域热切关注的问题。由于纳米银线透明导电薄膜的导电性及可见光透过率与纳米银线的长径比有关,所以采用具有高长径比的纳米银线来制备透明导电薄膜更有利于提升薄膜的整体性能。本文基于多元醇法制备纳米银线的原理,对传统多元醇法进行改进,采用一步法进行实验。在保持传统实验材料(乙二醇为还原剂和溶剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为稳定剂和诱导剂,硝酸银为前驱体)不变的情况下,通过向体系中引入氯化铁作为控制剂,成功制备出超长纳米银线。本文采用控制变量法,对PVP与硝酸银的摩尔比、氯化铁的浓度、反应温度等实验变量对纳米银线生长过程产生的影响进行了分析研究,最终实现了纳米银线可控制备的目的。实验结果表明,通过调整反应参量,可成功制备出长度达150μm,长径比约为1000的纳米银线。利用所得超长纳米银线制备透明导电薄膜,分别采用滴涂、旋涂、喷涂、迈耶棒涂布及毛细力铺展五种方式在玻璃基底上进行涂覆成膜。通过对不同涂覆方法所得薄膜形貌及性能的观察研究和对透明导电薄膜的导电性及可见光透过率关系的分析,得出较为实用的纳米银线的涂覆方法。通过对所制得的纳米银线透明导电薄膜进行酸化处理发现,薄膜的表面电阻可以由40Ω/sq减小至11Ω/sq,而其可见光透过率基本保持不变(约为86%)。综上所述,纳米银线透明导电膜的性能可以与传统ITO薄膜的性能相媲美。因此,纳米银线有望取代ITO从而成为下一代柔性透明导电材料。
【关键词】：多元醇法 纳米银线 长径比 涂覆 透明导电薄膜
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.32;TB383.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-22
• 1.1 课题背景及研究意义9-10
• 1.2 国内外相关领域研究现状10-20
• 1.2.1 纳米银线的制备方法10-17
• 1.2.2 纳米银线的涂覆方法17-20
• 1.3 本课题主要研究内容20-22
• 第2章 实验材料、设备和方法22-28
• 2.1 引言22
• 2.2 实验材料22-23
• 2.2.1 实验原材料的选取原则22-23
• 2.2.2 所用实验材料23
• 2.3 实验设备23
• 2.4 实验方法23-28
• 2.4.1 纳米银线的多元醇法制备24-25
• 2.4.2 纳米银线的涂覆方法25
• 2.4.3 薄膜电阻的四探针测试方法25-28
• 第3章 纳米银线的制备及表征28-45
• 3.1 概述28
• 3.2 纳米银线制备方案的选择28-31
• 3.3 各实验变量对纳米银线形貌的影响31-40
• 3.3.1 实验装置32
• 3.3.2 PVP的分子量及PVP与硝酸银的摩尔比32-35
• 3.3.3 氯化铁的浓度35-36
• 3.3.4 预热温度及反应温度36-39
• 3.3.5 搅拌速度39-40
• 3.4 纳米银线的性能表征40-44
• 3.4.1 EDS表征40-41
• 3.4.2 XRD表征41-42
• 3.4.3 TEM表征42
• 3.4.4 Raman表征42-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第4章 纳米银线的涂覆方法研究45-51
• 4.1 概述45
• 4.2 纳米银线薄膜的性能45-48
• 4.2.1 涂覆方法对薄膜形貌的影响46-47
• 4.2.2 涂覆方法对薄膜导电性与透光性的影响47-48
• 4.3 薄膜透过率与其表面电阻及雾度的关系48-49
• 4.4 酸处理过程对薄膜导电性的影响49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 结论51-52
• 参考文献52-58
• 致谢58

【参考文献】

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1 林建辉;王，

本文编号：786105