本文關鍵詞：銀納米線基柔性透明導電薄膜的制備及性能研究

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【摘要】：隨著柔性電子設備的迅速發(fā)展,諸如柔性太陽能電池、柔性顯示器,對柔性透明導電薄膜的需求日益增加。傳統的銦錫氧化物(ITO)透明導電材料不能完全滿足柔性設備的要求,此外銦資源面臨短缺、價格昂貴等實際問題。因此,需要迫切發(fā)展ITO的替代材料。目前,有希望替代ITO的材料包括石墨烯、碳納米管、金屬納米線、金屬納米網格和一些導電聚合物。其中,銀納米線(AgNW)具有超高的電導率、長徑比,優(yōu)異的柔韌性能,是最有希望替代ITO的材料。但是,銀納米線基導電網絡通常有兩個缺點限制了其穩(wěn)定性。1)由于具有超高的比表面積,AgNW在空氣中容易被氧化而影響其導電性能;2)AgNW導電網絡與基底之間的附著力較差,使用過程中容易從基底上脫落。本論文的目的是改善AgNW基柔性透明導電薄膜的光電性能、彎曲性能以及抗氧化性。首先,利用旋涂法在PET基底上沉積一層AgNW導電網絡;然后,利用旋涂法或滴涂法在導電網絡表面沉積一層保護層,對導電網絡的性質進行改善,得到了一些有價值的研究結果,主要包括以下幾個方面:(1)利用旋涂法在PET基底上沉積得到AgNW導電網絡,然后在AgNW導電網絡上面覆蓋一層ZnO保護層,得到AgNW/ZnO復合柔性透明導電薄膜。ZnO保護層可以保護AgNW不受空氣氧化、增強銀納米線之間、線與基底之間的粘附力,增強導電網絡的穩(wěn)定性和導電性。通過調節(jié)銀納米線密度控制復合薄膜的方塊電阻和透光率。制備得到了透光率高達92%和方塊電阻低至9Ω/sq的復合導電薄膜,樣品具有良好的柔韌性能,在5 mm曲率半徑下彎曲1000次,樣品的方塊電阻和透光率保持不變;實時彎曲測試過程中,曲率半徑大于1 mm時,樣品的方塊電阻保持穩(wěn)定。在ZnO保護層的作用下,復合樣品顯示了超高的穩(wěn)定性,在80℃的環(huán)境下放置150天導電性保持穩(wěn)定。最后,AgNW/ZnO柔性透明導電薄膜顯示了一定的抗菌效應,在可穿戴電子設備、觸控面板及人體接觸領域中具有應用潛力。(2)為了進一步提升AgNW導電網絡透明導電薄膜在極小曲率半徑下的彎曲性能,采用PVA膜替代ZnO保護層和PET基底,將AgNW嵌入到PVA中制備得到自支撐的AgNW/PVA復合透明導電薄膜,并對其進行了系統的表征。AgNW/PVA復合透明導電薄膜顯示了優(yōu)秀的光學透明和電學性能,方塊電阻為65Ω/sq時透光率可達到93.1%,透光率為80%時方塊電阻可低至10.1Ω/sq,優(yōu)于傳統ITO材料。由于AgNW被鑲嵌在PVA中,樣品的彎曲性能和熱穩(wěn)定性有了極大的提升;5 mm曲率半徑下彎曲10 000次方塊電阻保持不變,實時曲率半徑測試過程中,曲率半徑為1 mm時方塊電阻依然保持不變,明顯優(yōu)于AgNW/ZnO柔性透明導電薄膜;將樣品放置在80℃高溫環(huán)境中30天,其導電性能保持穩(wěn)定。最后,對樣品的加熱除冰效果進行了測試,使用6Ω/sq的AgNW/PVA薄膜,加載3 V電壓時,溫度可達到100℃,而且升溫速率很快,20 s內便可升到工作溫度,顯示了優(yōu)異的加熱性能。因此,AgNW/PVA復合透明薄膜具有良好的光電性能、彎曲性能、穩(wěn)定性以及加熱性能,在柔性電子器件以及除冰霜設備中有著巨大的應用前景。
【關鍵詞】：銀納米線導電網絡 柔性透明導電薄膜 方塊電阻 透光率 柔韌性
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1;O484
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 研究背景10
• 1.2 透明導電薄膜簡介10-16
• 1.2.1 透明導電薄膜的發(fā)展歷史10-11
• 1.2.2 透明導電薄膜的工作原理11-12
• 1.2.3 透明導電薄膜的分類12-16
• 1.3 本論文的選題依據和研究內容16-18
• 參考文獻18-21
• 第二章 薄膜樣品的制備與表征21-25
• 2.1 薄膜材料的制備21-22
• 2.1.1 實驗中用到的試劑21
• 2.1.2 薄膜材料的制備方法21-22
• 2.2 樣品的形貌表征22
• 2.2.1 掃描電子顯微鏡22
• 2.2.2 透射電子顯微鏡22
• 2.3 樣品的光電性能表征22-24
• 2.3.1 四探針方塊電阻測試儀22-23
• 2.3.2 紫外分光光度計23-24
• 2.4 樣品的彎曲性能表征24
• 2.5 樣品的加熱性能表征24-25
• 第三章 AgNW/ZnO復合柔性透明導電薄膜的制備及其性能研究25-38
• 3.1 引言25-26
• 3.2 AgNW/ZnO復合透明導電薄膜的制備26-27
• 3.2.1 ZnO前驅物的配制26
• 3.2.2 PET基底清洗26
• 3.2.3 AgNW/ZnO復合透明導電薄膜的制備26
• 3.2.4 AgNW/ZnO復合透明導電薄膜殺菌實驗26-27
• 3.3 AgNW/ZnO復合透明導電薄膜的形貌及結構表征27-29
• 3.3.1 樣品的SEM表征27-28
• 3.3.2 樣品的TEM表征28-29
• 3.4 AgNW/ZnO復合透明導電薄膜的性能表征29-35
• 3.4.1 樣品的光電性能表征29-30
• 3.4.2 樣品的彎曲性能表征30-33
• 3.4.3 樣品的穩(wěn)定性表征33-34
• 3.4.4 樣品的抗菌性能表征34-35
• 3.5 本章小結35-36
• 參考文獻36-38
• 第四章 AgNW/PVA自支撐柔性透明導電薄膜的制備及其性能研究38-49
• 4.1 引言38
• 4.2 AgNW/PVA復合透明導電薄膜的制備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復合透明導電薄膜的制備39
• 4.3 AgNW/PVA復合透明導電薄膜的形貌及結構表征39-41
• 4.3.1 樣品的SEM表征39-41
• 4.4 AgNW/PVA自支撐透明導電薄膜的性能表征41-47
• 4.4.1 樣品的光電性能表征41-42
• 4.4.2 樣品的彎曲性能表征42-45
• 4.4.3 樣品的穩(wěn)定性能表征45-46
• 4.4.4 樣品的加熱性能表征46-47
• 4.5 本章小結47-48
• 參考文獻48-49
• 第五章 總結與展望49-52
• 5.1 結論49-51
• 5.2 展望51-52
• 碩士期間的科研成果52-53
• 致謝53

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本文編號：1108308