一種基于3d打印技術(shù)的透明導(dǎo)電材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于3D打印技術(shù)的透明導(dǎo)電材料的制備方法，其特征在于：1）建模；利用電腦建模軟件設(shè)計條形透明導(dǎo)電電極的模型，將該模型的軟件指令轉(zhuǎn)化為3D打印的機(jī)械設(shè)備指令，從而控制3D打印頭的移動路徑、移動速度、液體噴出速度以及激光頭的移動路徑、移動速度及激光照射時間；2）打印條形透明導(dǎo)電電極。本發(fā)明制備的透明導(dǎo)電電極具有透光性和導(dǎo)電性好的優(yōu)點，克服碳納米管膜層和石墨烯膜層與基片附著性差的缺點，并且該方法可實現(xiàn)透明導(dǎo)電電極的厚度和寬度精密可控。
【專利說明】 一種基于30打印技術(shù)的透明導(dǎo)電材料的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于30打印技術(shù)的透明導(dǎo)電材料的制備方法，應(yīng)用于透明導(dǎo)電材料的制備。

【背景技術(shù)】
[0002]目前最常用的透明導(dǎo)電電極材料是氧化銦錫(110^氟摻雜的氧化錫(510)和鋁摻雜的氧化鋅(八20),這些薄膜材料具有高載流子濃度和低電阻率，且可見光透射率達(dá)80%?90%，已被廣泛應(yīng)用于平面顯示、建筑和太陽光伏能源系統(tǒng)中等。隨著光電器件轉(zhuǎn)向微型化、輕便化、高集成和高靈敏度發(fā)展，110、？10和八20等在藍(lán)光和近紅外光區(qū)域內(nèi)吸收系數(shù)大、成本高、易碎性、存在離子擴(kuò)散以及稀有金屬資源限制的缺點。碳納米管和石墨烯是碳家族最重要的新成員，他們在很寬的波長范圍內(nèi)具有很高的透過率、超高的載流子遷移率，優(yōu)異的力學(xué)性能和穩(wěn)定性。因此，碳納米管和石墨烯被認(rèn)為有望成為理想的透明導(dǎo)電電極材料。
[0003]目前，制備碳納米管膜層和石墨烯膜層的主要方法為溶液法和沉積法。溶液法主要包括旋涂成膜法、噴墨打印法以及浸潰提拉法等，盡管該方法具有工藝簡單、成本低的優(yōu)勢，但是由于薄膜與基底的結(jié)合力差，導(dǎo)致薄膜容易脫落。沉積法主要包括化學(xué)氣相沉積法、原子濺射沉積法和電化學(xué)沉積法，該方法制備的碳納米管膜層和石墨烯膜層的結(jié)構(gòu)均勻致密，與基片附著程度好，但是需要借助于復(fù)雜的設(shè)備，操作條件要求嚴(yán)格。無論哪種方法形成的碳納米管膜層或者石墨烯的膜層要應(yīng)用于光電器件上，都需要圖形化，而目前碳納米管和石墨烯膜層電極的圖形化都采用等離子體干法刻蝕技術(shù)，設(shè)備昂貴、操作周期長，生產(chǎn)效率低，不利于工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用。
[0004]采用30打印技術(shù)制備碳納米管膜層和石墨烯膜層的透明導(dǎo)電電極，具有一次成型、物理附著性好、柔性可完曲、膜層的厚度及寬度精密可控的優(yōu)點、透光率和導(dǎo)電性優(yōu)異的特點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種基于30打印技術(shù)制備透明導(dǎo)電電極的方法，其具有一次成型、工藝步驟簡單的優(yōu)點，所制備電極具有導(dǎo)電性及透光性優(yōu)異、物理附著性好的特點。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案在于:
一種基于30打印技術(shù)的透明導(dǎo)電材料的制備方法，其特征在于:
1)建模；利用電腦建模軟件設(shè)計條形透明導(dǎo)電電極的模型，將該模型的軟件指令轉(zhuǎn)化為30打印的機(jī)械設(shè)備指令，從而控制30打印頭的移動路徑、移動速度、液體噴出速度以及激光頭的移動路徑、移動速度及激光照射時間；
2)打印條形透明導(dǎo)電電極，具體步驟如下:
步驟一:將玻璃基片放入30打印機(jī)中，并在液腔中加入混合均勻的溶液； 步驟二:通過軟件控制30打印頭的移動，并同時使液腔中混合均勻的溶液從30打印頭以霧化形式噴出到玻璃基片上；
步驟三:用波長為325 11111、強(qiáng)度為30 ^的紫外光照射噴在玻璃基片上的混合均勻的溶液，使其迅速固化，形成條形透明導(dǎo)電電極，激光頭的移動路徑與30打印頭的移動路徑相同。
[0007]其中，所述的條形透明導(dǎo)電電極的碳納米管或者石墨烯膜層為1-4層，厚度為50-500 11111左右，對波長為550 11111的可見光的透射率為80%以上，表面電導(dǎo)率低于500
5^1181*6 0
[0008]所述的條形透明導(dǎo)電電極包括玻璃基片、多壁碳納米管和光敏樹脂。
[0009]所述的30打印頭為霧化型氣動噴頭，且為線性陣列式；所述的激光頭同樣為線性陣列式。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
本發(fā)明制備的透明導(dǎo)電電極具有透光性和導(dǎo)電性好的優(yōu)點，克服碳納米管膜層和石墨烯膜層與基片附著性差的缺點，并且該方法可實現(xiàn)透明導(dǎo)電電極的厚度和寬度精密可控。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為采用紫外曝光形式的30打印技術(shù)制備條形透明導(dǎo)電電極的示意圖。

【具體實施方式】
[0012]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，結(jié)合附圖作詳細(xì)說明如下。
[0013]以下將通過具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0014]參閱圖1為采用紫外曝光形式的30打印技術(shù)制備條形透明導(dǎo)電電極的示意圖。
[0015]所述的條形透明導(dǎo)電電極包括11玻璃基片、12多壁碳納米管和13光敏樹脂。所述的30打印技術(shù)所應(yīng)用的裝置包括2匕液腔、22630打印頭和22激光頭。
[0016]所述的22630打印頭為霧化型氣動噴頭，且為線性陣列式。所述的22激光頭同樣為線性陣列式。
[0017]首先配置用于紫外曝光形式的30打印技術(shù)的溶液。將多壁碳納米管加入到液態(tài)光敏樹脂中，并優(yōu)選十二烷基苯磺酸鈉作為表面活性劑加入其中。對三者的混合溶液首先進(jìn)行磁力攪拌處理，然后超聲處理3匕制備得到混合均勻的溶液。
[0018]所述混合均勻的溶液其特征在于，碳納米管或者石墨烯的濃度為10%-90%，碳納米管與表面活性劑的質(zhì)量比為1:0.005-1:100。
[0019]采用紫外曝光形式的30打印技術(shù)制備條形透明導(dǎo)電電極的具體步驟如下:
1、建模
利用電腦建模軟件設(shè)計條形透明導(dǎo)電電極的模型，將該模型的軟件指令轉(zhuǎn)化為30打印的機(jī)械設(shè)備指令。從而控制22630打印頭的移動路徑、移動速度、液體噴出速度以及22激光頭的移動路徑、移動速度及激光照射時間等。
[0020]2、打印條形透明導(dǎo)電電極
步驟一:將11玻璃基片放入30打印機(jī)中，并在2匕液腔中加入混合均勻的溶液； 步驟二:通過軟件控制22630打印頭的移動，并同時使2匕液腔中混合均勻的溶液從22630打印頭以霧化形式噴出到11玻璃基片上；
步驟三:用波長為325 11111、強(qiáng)度為30 ^的紫外光照射噴在11玻璃基片上的混合均勻的溶液，使其迅速固化，形成條形透明導(dǎo)電電極。22激光頭的移動路徑與22630打印頭的移動路徑相同。
[0021]所述的條形透明導(dǎo)電電極的碳納米管或者石墨烯膜層為1-4層，厚度為50-500鹽左右，對波長為550 11111的可見光的透射率為80%以上，表面電導(dǎo)率低于500 0/叫皿!'6。
[0022]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于3D打印技術(shù)的透明導(dǎo)電材料的制備方法,其特征在于: O建模；利用電腦建模軟件設(shè)計條形透明導(dǎo)電電極的模型，將該模型的軟件指令轉(zhuǎn)化為3D打印的機(jī)械設(shè)備指令，從而控制3D打印頭的移動路徑、移動速度、液體噴出速度以及激光頭的移動路徑、移動速度及激光照射時間； 2)打印條形透明導(dǎo)電電極，具體步驟如下: 步驟一:將玻璃基片放入3D打印機(jī)中，并在液腔中加入混合均勻的溶液； 步驟二:通過軟件控制3D打印頭的移動，并同時使液腔中混合均勻的溶液從3D打印頭以霧化形式噴出到玻璃基片上； 步驟三:用波長為325 nm、強(qiáng)度為30 mw的紫外光照射噴在玻璃基片上的混合均勻的溶液，使其迅速固化，形成條形透明導(dǎo)電電極，激光頭的移動路徑與3D打印頭的移動路徑相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于3D打印技術(shù)的透明導(dǎo)電材料的制備方法，其特征在于:所述的條形透明導(dǎo)電電極的碳納米管或者石墨烯膜層為1-4層，厚度為50-500 nm左右，對波長為550 nm的可見光的透射率為80%以上，表面電導(dǎo)率低于500 Ω/square。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于3D打印技術(shù)的透明導(dǎo)電材料的制備方法，其特征在于:所述的條形透明導(dǎo)電電極包括玻璃基片、碳納米管或者石墨烯和光敏樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于3D打印技術(shù)的透明導(dǎo)電材料的制備方法，其特征在于:所述的3D打印頭為霧化型氣動噴頭，且為線性陣列式；所述的激光頭同樣為線性陣列式。
【文檔編號】H01B13/00GK104409170SQ201410237598
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月31日
【發(fā)明者】葉蕓, 郭太良, 胡利勤, 胡海龍, 劉玉會, 陳麗雯 申請人:福州大學(xué)