压电雾化喷涂法制备纳米银线透明导电薄膜
【图文】：
压电雾化喷涂法制备纳米银线透明导电薄膜1086大小不均匀，雾化后细小液滴流向均匀性较差等问题。压电雾化喷涂法利用了压电效应产生的高频振动而实现雾化，获得的颗粒较传统喷涂雾化更细、更均匀。本文将压电雾化喷涂法引入制备柔性TCF的工艺过程，以期获得导电性、透光性及均匀性都优良的AgNWs透明导电薄膜。1实验1.1装置实验设备主要包括压电雾化喷头、运动平台、温度控制系统、气压控制系统、供液系统及计算机控制系统，如图1所示。压电雾化喷涂材料是以异丙醇为分散剂的纳米银线溶液(见图2)，，银线长度(25±5)μm，直径约30nm，长径比可达800。喷涂基底为125μm厚的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜。雾化喷头运动平台供气系统加热吸附平台供液系统人机界面图1压电雾化喷涂系统图2纳米银线溶液Figure1PiezoelectricspraycoatingsystemFigure2SolutionofAgNWs压电雾化喷头是喷涂的核心设备，其工作原理是：由外部压电驱动电路产生高频信号给压电换能器，压电换能器在外部激励及压电效应的作用下产生小幅高频振动，其振幅经由变幅杆放大数倍后而达到微米级，所需涂覆的浆料液柱流经变幅杆时在高频振动及变幅杆的作用下被雾化成均匀、连续的超细雾滴。1.2工艺过程配制银线质量浓度分别为0.625、1.250、2.500和5.000mg/mL的AgNWs异丙醇溶液，装入供液系统后调节流量为0.2mL/min、喷头高度40mm和喷头移动速率5mm/s，喷头气压控制在5.0kPa，基板温度40°C，在洁净的PET膜(20mm×60mm)上按重复喷涂的次数(即层数)来喷涂薄膜，每喷完一层后喷头停喷，待喷头回到柔性基底以外的原点处再开始后一层的喷涂。待喷涂结束后，在金锋JF-956恒温加热平台上对薄膜进行100°C×5min的直接退火处理。1.3性能表征采用ST-2258A型多功能数字式四探针测试仪(苏州晶?
咧柿颗ǘ任?.000mg/mL和2.500mg/mL时，如果喷涂层数较少，薄膜均匀性就较差，当喷涂层数较多时，均匀性较好。纳米银线质量浓度为1.250mg/mL和0.625mg/mL时，薄膜方块电阻的不均匀度都在10%以内(商用ITO薄膜的要求)，薄膜均匀性都较好。纳米银线质量浓度为1.250mg/mL时，喷涂1层所得薄膜的均匀性最佳，其方块电阻不均匀度仅为2.9%。纳米银线质量浓度为0.625mg/mL时，喷涂4层所得薄膜的方块电阻不均匀度是9.1%，均匀性也良好。综合考虑导电性与透光性，采用0.625mg/mL的纳米银线溶液喷涂4层后烧结所得到的薄膜性能最佳，其外观见图5。2.4纳米银线薄膜的抗弯性取采用纳米银线质量浓度为0.625mg/mL的溶液喷涂4层时所得到的AgNWs薄膜折弯200次，再随机取5个点测量方块电阻，结果见表2。可见折弯后的方块电阻平均值较折弯前只下降了3.5%，说明薄膜的导电性受弯折的影响很校另外，测得弯折后的薄膜在550nm处的透过率为88.8%，而弯折之前是89.0%，说明薄膜的透光性也基本不受弯折的影响。由此可见，压电喷涂得到的AgNWs透明导电薄膜具有良好的抗弯折性。123456780102030405060M/%层数5.000mg/mL2.500mg/mL1.250mg/mL0.625mg/mL图4采用不同质量浓度的AgNWs溶液喷涂不同层数时所得薄膜的方块电阻不均匀度Figure4NonuniformityofsheetresistanceforthethinfilmssprayedwithdifferentnumbersoflayerusingdifferentmassconcentrationsofAgNWssolution图5采用0.625mg/mLAgNWs溶液压电喷涂4层并烧结后得到的透明导电薄膜Figure5Transparentconductingfilmobtainedbypiezoelectricspraycoatingwith4layersusinga0.625mg/mLAgNWssolution表2折弯试验前后AgNWs薄膜的方块电阻Table2SheetresistanceofAgNWstransparentconductin
【作者单位】： 苏州大学机器人与微系统研究中心苏州大学;苏州纳米科技协同创新中心苏州大学;
【基金】：国家自然科学基金(61774107) 国家国际科技合作专项(2014DFA70470)
【分类号】：TM24
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本文编号：2529901
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