本發(fā)明涉及導(dǎo)電薄膜領(lǐng)域，尤其涉及一種透明導(dǎo)電薄膜及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

透明導(dǎo)電薄膜是一種既具有良好導(dǎo)電性又在可見光波長范圍內(nèi)具有高透光率的薄膜，主要應(yīng)用于太陽能電池、顯示器、氣敏元件、抗靜電涂層、透明電磁波屏蔽等領(lǐng)域，具有極其廣闊的市場前景。

目前，研究和應(yīng)用最為廣泛的是金屬膜系和氧化物膜系，例如：錫摻雜三氧化銦(ITO)透明導(dǎo)電薄膜、鋁摻雜氧化鋅(AZO)透明導(dǎo)電薄膜等。ITO透明導(dǎo)電薄膜具有優(yōu)良的透光性和導(dǎo)電性，因此ITO透明導(dǎo)電薄膜一直主導(dǎo)著透明導(dǎo)電薄膜的市場；但I(xiàn)TO透明導(dǎo)電薄膜的抗撓折性能相對(duì)較差，而且生產(chǎn)成本高昂，因此ITO透明導(dǎo)電薄膜很難實(shí)現(xiàn)大面積生產(chǎn)應(yīng)用。近年來，各研究機(jī)構(gòu)均在研發(fā)替代ITO材料的透明導(dǎo)電薄膜，但與ITO透明導(dǎo)電薄膜相比，已研發(fā)出的ITO透明導(dǎo)電薄膜替代產(chǎn)品透光率較低、表面電阻相對(duì)較高，整體性能較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足之處，本發(fā)明提供了一種透明導(dǎo)電薄膜及其制備方法與應(yīng)用，該透明導(dǎo)電薄膜不僅具有堪比ITO透明導(dǎo)電薄膜的透光率和導(dǎo)電性能，而且制備工藝簡單、生產(chǎn)成本低廉。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種透明導(dǎo)電薄膜，包括基底和金屬層，所述的金屬層是由直徑為100～500nm的納米銀線組成的導(dǎo)電網(wǎng)格，并且該金屬層的厚度為400nm～1μm。

優(yōu)選地，所述的納米銀線由直徑小于10nm的銀納米顆粒組成。

優(yōu)選地，所述的基底為透明玻璃片或透明塑料片。

一種透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，包括以下步驟：

步驟A、將硝酸銀與第一反應(yīng)液均勻混合，制得紡絲原液；其中，所述的第一反應(yīng)液為聚丙烯腈或聚丙烯腈共聚物中的至少一種；

步驟B、采用步驟A中制得的紡絲原液進(jìn)行靜電紡絲，并采用透明導(dǎo)電薄膜的基底進(jìn)行接收，從而在透明導(dǎo)電薄膜的基底上制得納米纖維網(wǎng)格；

步驟C、對(duì)步驟B中基底上的納米纖維網(wǎng)格進(jìn)行20～30min的銀鏡反應(yīng)，使所述納米纖維網(wǎng)格原位還原成直徑為100～500nm的納米銀線，從而制得上述技術(shù)方案中所述的透明導(dǎo)電薄膜。

優(yōu)選地，在靜電紡絲中，靜電紡絲電壓為15～24KV，紡絲距離為15～25CM，紡絲溫度為15～35℃。

優(yōu)選地，在靜電紡絲中，接收裝置采用平板式接收裝置或旋轉(zhuǎn)式接收裝置。

上述技術(shù)方案中所述的透明導(dǎo)電薄膜在觸控面板、平板顯示、電磁屏蔽、太陽能光伏器件或汽車窗加熱領(lǐng)域的應(yīng)用。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所提供的透明導(dǎo)電薄膜采用了由直徑為100～500nm的納米銀線組成的導(dǎo)電網(wǎng)格作為金屬層，并且金屬層的厚度為400nm～1μm，從而使該透明導(dǎo)電薄膜具有良好的可見光透過率和較低的方塊電阻，堪比現(xiàn)有技術(shù)中ITO透明導(dǎo)電薄膜的透光率和導(dǎo)電性能，并且生產(chǎn)成本低廉，因此該透明導(dǎo)電薄膜在觸控面板、平板顯示、電磁屏蔽、太陽能光伏器件、汽車窗加熱等領(lǐng)域均具有廣闊的應(yīng)用前景。而該透明導(dǎo)電薄膜的制備方法采用硝酸銀與第一反應(yīng)液的均相混合液作為紡絲原液進(jìn)行靜電紡絲，然后通過銀鏡反應(yīng)將基底上接收的納米纖維網(wǎng)格原位還原成納米銀線，從而即可制得所述的透明導(dǎo)電薄膜；由此可見，本發(fā)明所提供的透明導(dǎo)電薄膜制備工藝簡單、室溫下即可進(jìn)行、生產(chǎn)成本低廉。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的透明導(dǎo)電薄膜的掃描電鏡照片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

下面對(duì)本發(fā)明所提供的透明導(dǎo)電薄膜及其制備方法與應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)描述。

一種透明導(dǎo)電薄膜，包括基底和金屬層；所述的金屬層是由直徑為100～500nm的納米銀線組成的導(dǎo)電網(wǎng)格，并且該金屬層的厚度為400nm～1μm。所述的納米銀線由直徑小于10nm的銀納米顆粒組成。所述的基底可采用透明玻璃片或透明塑料片，但最好采用柔性透明PET(Polyethylene terephthalate，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)，這可以使透明導(dǎo)電薄膜具有良好的柔韌性和透光率。

具體地，該透明導(dǎo)電薄膜的制備方法可以包括以下步驟：

步驟A、將硝酸銀與第一反應(yīng)液均勻混合成均相混合液，從而得到紡絲原液。具體而言，所述第一反應(yīng)液為聚丙烯腈或聚丙烯腈共聚物中的至少一種；在該紡絲原液中，硝酸銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1～10％，聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10～30％，其余為溶劑。

步驟B、采用步驟A中制得的紡絲原液進(jìn)行靜電紡絲，并采用透明導(dǎo)電薄膜的基底進(jìn)行接收，從而在透明導(dǎo)電薄膜的基底上制得納米纖維網(wǎng)格。具體而言，將步驟A中制得的紡絲原液加入到現(xiàn)有靜電紡絲機(jī)的注射泵內(nèi)，并將透明導(dǎo)電薄膜的基底安裝在現(xiàn)有靜電紡絲機(jī)的接收裝置(該接收裝置可以是平板式接收裝置或旋轉(zhuǎn)式接收裝置)上進(jìn)行接收，然后調(diào)節(jié)泵進(jìn)速度為0.5～5mL/h、紡絲溫度為15～35℃、電場的靜電紡絲電壓為15～24KV、紡絲距離(所述紡絲距離是指由注射泵的出液口到接收裝置上透明導(dǎo)電薄膜的基底之間的距離)為15～25cm，使所述紡絲原液通過電場的靜電作用拉伸成納米纖維，并噴射到所述透明導(dǎo)電薄膜的基底上，從而在透明導(dǎo)電薄膜的基底上形成固化的納米纖維網(wǎng)格。在實(shí)際應(yīng)用中，可以控制靜電紡絲時(shí)間為1～5min，并且可以控制所制得的納米纖維網(wǎng)格的厚度。

步驟C、對(duì)步驟B中基底上的納米纖維網(wǎng)格進(jìn)行20～30min的銀鏡反應(yīng)，使所述納米纖維網(wǎng)格原位還原成直徑為100～500nm的納米銀線，從而即可制得上述技術(shù)方案中所述的透明導(dǎo)電薄膜。具體而言，將步驟B中基底上的納米纖維網(wǎng)格浸泡在葡萄糖溶液中，并滴加銀氨溶液進(jìn)行20～30min的銀鏡反應(yīng)，使所述納米纖維網(wǎng)格原位還原成需要尺寸的納米銀線，從而即可制得上述技術(shù)方案中所述的透明導(dǎo)電薄膜。在實(shí)際應(yīng)用中，可以采用去離子水對(duì)步驟C中制得的透明導(dǎo)電薄膜進(jìn)行清洗，并在50℃下真空干燥1小時(shí)，從而即可得到成品的透明導(dǎo)電薄膜。

進(jìn)一步地，采用掃描電子顯微鏡對(duì)步驟C中制得的透明導(dǎo)電薄膜進(jìn)行觀察，從而可以得到如圖1A和圖1B所示的掃描電鏡照片。對(duì)步驟C中制得的透明導(dǎo)電薄膜進(jìn)行性能檢測(cè)可知：該透明導(dǎo)電薄膜的方塊電阻為10～90Ω/sq，透光率在75～90％之間，因此該透明導(dǎo)電薄膜在觸控面板、平板顯示、電磁屏蔽、太陽能光伏器件、汽車窗加熱等領(lǐng)域均具有廣闊的應(yīng)用前景。

由此可見，本發(fā)明實(shí)施例不僅具有堪比ITO透明導(dǎo)電薄膜的透光率和導(dǎo)電性能，而且制備工藝簡單、室溫下即可進(jìn)行，生產(chǎn)成本低廉。

為了更加清晰地展現(xiàn)出本發(fā)明所提供的技術(shù)方案及所產(chǎn)生的技術(shù)效果，下面以具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例所提供的透明導(dǎo)電薄膜及其制備方法與應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

一種透明導(dǎo)電薄膜，其制備方法可以包括以下步驟：

步驟A1、將聚丙烯腈溶解在二甲基甲酰胺中制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的聚丙烯腈溶液，然后在室溫下將該質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的聚丙烯腈溶液與硝酸銀均勻混合，從而得到硝酸銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的紡絲原液。將該紡絲原液靜置一段時(shí)間脫泡，以用于后續(xù)靜電紡絲。

步驟B1、將鋁箔安裝在現(xiàn)有靜電紡絲機(jī)的輥式接收裝置(輥式接收裝置是旋轉(zhuǎn)式接收裝置中的一種)上，并在該鋁箔上固定用于接收的柔性透明PET片材(該柔性透明PET片材就是透明導(dǎo)電薄膜的基底)，該輥式接收裝置的轉(zhuǎn)速為300r/min。然后將步驟A1中制得的紡絲原液加入到現(xiàn)有靜電紡絲機(jī)的注射泵內(nèi)，并調(diào)節(jié)泵進(jìn)速度為0.5mL/h、紡絲溫度為15～35℃、電場的靜電紡絲電壓為18kV、紡絲距離為15cm，靜電紡絲時(shí)間為1min，使所述紡絲原液通過電場的靜電作用拉伸成納米纖維，并噴射到所述柔性透明PET片材上逐漸固化，從而形成了以所述柔性透明PET片材為基底的納米纖維網(wǎng)格。

步驟C1、將步驟B1中以所述柔性透明PET片材為基底的納米纖維網(wǎng)格浸泡在濃度為5g/L的葡萄糖溶液中，并利用等壓分液漏斗將銀氨溶液滴加到該葡萄糖溶液中，滴加速度為3～4滴/s，攪拌速度為600r/s，進(jìn)行20min的銀鏡反應(yīng)，使所述納米纖維網(wǎng)格原位還原成直徑為100～500nm的納米銀線，然后采用去離子水進(jìn)行清洗，并在50℃下真空干燥1小時(shí)，從而即可制得的成品透明導(dǎo)電薄膜。

具體地，通過對(duì)本發(fā)明實(shí)施例1中制得的成品透明導(dǎo)電薄膜進(jìn)行檢測(cè)可知：本發(fā)明實(shí)施例1中制得的成品透明導(dǎo)電薄膜，其納米銀線的平均直徑為300nm，其平均方塊電阻為60Ω/sq，透光率在80％。

實(shí)施例2

一種透明導(dǎo)電薄膜，其制備方法可以包括以下步驟：

步驟A2、將聚丙烯腈溶解在二甲基甲酰胺中制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％的聚丙烯腈溶液，然后在室溫下將該質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％的聚丙烯腈溶液與硝酸銀均勻混合，從而得到硝酸銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的紡絲原液。將該紡絲原液靜置一段時(shí)間脫泡，以用于后續(xù)靜電紡絲。

步驟B2、將鋁箔安裝在現(xiàn)有靜電紡絲機(jī)的輥式接收裝置(輥式接收裝置是旋轉(zhuǎn)式接收裝置中的一種)上，并在該鋁箔上固定用于接收的柔性透明PET片材(該柔性透明PET片材就是透明導(dǎo)電薄膜的基底)，該輥式接收裝置的轉(zhuǎn)速為1000r/min。然后將步驟A2中制得的紡絲原液加入到現(xiàn)有靜電紡絲機(jī)的注射泵內(nèi)，并調(diào)節(jié)泵進(jìn)速度為0.5mL/h、紡絲溫度為15～35℃、電場的靜電紡絲電壓為18kV、紡絲距離為15cm，靜電紡絲時(shí)間為2min，使所述紡絲原液通過電場的靜電作用拉伸成納米纖維，并噴射到所述柔性透明PET片材上逐漸固化，從而形成了以所述柔性透明PET片材為基底的納米纖維網(wǎng)格。

步驟C2、將步驟B2中以所述柔性透明PET片材為基底的納米纖維網(wǎng)格浸泡在濃度為5g/L的葡萄糖溶液中，并利用等壓分液漏斗將銀氨溶液滴加到該葡萄糖溶液中，滴加速度為3～4滴/s，攪拌速度為600r/s，進(jìn)行15min的銀鏡反應(yīng)，使所述納米纖維網(wǎng)格原位還原成直徑為100～500nm的納米銀線，然后采用去離子水進(jìn)行清洗，并在50℃下真空干燥1小時(shí)，從而即可制得的成品透明導(dǎo)電薄膜。

具體地，通過對(duì)本發(fā)明實(shí)施例2中制得的成品透明導(dǎo)電薄膜進(jìn)行檢測(cè)可知：本發(fā)明實(shí)施例2中制得的成品透明導(dǎo)電薄膜，其納米銀線的平均直徑為200nm，其平均方塊電阻為65Ω/sq，透光率在85％。

實(shí)施例3

一種透明導(dǎo)電薄膜，其制備方法可以包括以下步驟：

步驟A3、將聚丙烯腈-苯乙烯共聚物溶解在二甲基甲酰胺中制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％的聚丙烯腈-苯乙烯共聚物溶液，然后在室溫下將該質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％的聚丙烯腈-苯乙烯共聚物溶液與硝酸銀均勻混合，從而得到硝酸銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的紡絲原液。將該紡絲原液靜置一段時(shí)間脫泡，以用于后續(xù)靜電紡絲。

步驟B3、將鋁箔安裝在現(xiàn)有靜電紡絲機(jī)的輥式接收裝置(輥式接收裝置是旋轉(zhuǎn)式接收裝置中的一種)上，并在該鋁箔上固定用于接收的柔性透明PET片材(該柔性透明PET片材就是透明導(dǎo)電薄膜的基底)，該輥式接收裝置的轉(zhuǎn)速為500r/min。然后將步驟A3中制得的紡絲原液加入到現(xiàn)有靜電紡絲機(jī)的注射泵內(nèi)，并調(diào)節(jié)泵進(jìn)速度為0.5mL/h、紡絲溫度為15～35℃、電場的靜電紡絲電壓為18kV、紡絲距離為15cm，靜電紡絲時(shí)間為1min，使所述紡絲原液通過電場的靜電作用拉伸成納米纖維，并噴射到所述柔性透明PET片材上逐漸固化，從而形成了以所述柔性透明PET片材為基底的納米纖維網(wǎng)格。

步驟C3、將步驟B3中以所述柔性透明PET片材為基底的納米纖維網(wǎng)格浸泡在濃度為5g/L的葡萄糖溶液中，并利用等壓分液漏斗將銀氨溶液滴加到該葡萄糖溶液中，滴加速度為3～4滴/s，攪拌速度為600r/s，進(jìn)行20min的銀鏡反應(yīng)，使所述納米纖維網(wǎng)格原位還原成直徑為100～500nm的納米銀線，然后采用去離子水進(jìn)行清洗，并在50℃下真空干燥1小時(shí)，從而即可制得的成品透明導(dǎo)電薄膜。

具體地，通過對(duì)本發(fā)明實(shí)施例3中制得的成品透明導(dǎo)電薄膜進(jìn)行檢測(cè)可知：本發(fā)明實(shí)施例3中制得的成品透明導(dǎo)電薄膜，其納米銀線的平均直徑為350nm，其平均方塊電阻為40Ω/sq，透光率在75％。

實(shí)施例4

一種透明導(dǎo)電薄膜，其制備方法可以包括以下步驟：

步驟A4、將聚丙烯腈-苯乙烯共聚物溶解在二甲基甲酰胺中制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28％的聚丙烯腈-苯乙烯共聚物溶液，然后在室溫下將該質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28％的聚丙烯腈-苯乙烯共聚物溶液與硝酸銀均勻混合，從而得到硝酸銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的紡絲原液。將該紡絲原液靜置一段時(shí)間脫泡，以用于后續(xù)靜電紡絲。

步驟B4、將鋁箔安裝在現(xiàn)有靜電紡絲機(jī)的平板式接收裝置上，并在該鋁箔上固定用于接收的玻璃片(該玻璃片就是透明導(dǎo)電薄膜的基底)。然后將步驟A4中制得的紡絲原液加入到現(xiàn)有靜電紡絲機(jī)的注射泵內(nèi)，并調(diào)節(jié)泵進(jìn)速度為0.8mL/h、紡絲溫度為15～35℃、電場的靜電紡絲電壓為20kV、紡絲距離為15cm，靜電紡絲時(shí)間為1min，使所述紡絲原液通過電場的靜電作用拉伸成納米纖維，并噴射到所述玻璃片上逐漸固化，從而形成了以所述玻璃片為基底的納米纖維網(wǎng)格。

步驟C4、將步驟B4中以所述玻璃片為基底的納米纖維網(wǎng)格浸泡在濃度為5g/L的葡萄糖溶液中，并利用等壓分液漏斗將銀氨溶液滴加到該葡萄糖溶液中，滴加速度為3～4滴/s，攪拌速度為600r/s，進(jìn)行20min的銀鏡反應(yīng)，使所述納米纖維網(wǎng)格原位還原成直徑為100～500nm的納米銀線，然后采用去離子水進(jìn)行清洗，并在50℃下真空干燥1小時(shí)，從而即可制得的成品透明導(dǎo)電薄膜。

具體地，通過對(duì)本發(fā)明實(shí)施例4中制得的成品透明導(dǎo)電薄膜進(jìn)行檢測(cè)可知：本發(fā)明實(shí)施例4中制得的成品透明導(dǎo)電薄膜，其納米銀線的平均直徑為400nm，其平均方塊電阻為30Ω/sq，透光率在75％。

綜上可見，本發(fā)明實(shí)施例不僅具有堪比ITO透明導(dǎo)電薄膜的透光率和導(dǎo)電性能，而且制備工藝簡單、生產(chǎn)成本低廉。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。