【摘要】：采用壓電霧化噴涂法在聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜表面制備了納米銀線導(dǎo)電薄膜。通過控制納米銀線溶液的濃度和壓電噴涂的層數(shù),可以很好地控制導(dǎo)電薄膜的光學(xué)和電學(xué)性能。當(dāng)銀線質(zhì)量濃度為0.625 mg/mL時(shí),壓電噴涂4層所得透明導(dǎo)電薄膜的方塊電阻為27.8Ω/sq,可見光透過率在550 nm時(shí)為89.0%,表現(xiàn)出最佳的光學(xué)和電學(xué)綜合性能,而且其方塊電阻不均勻度為9.1%,表現(xiàn)出良好的均勻性。
【圖文】：

壓電霧化噴涂法制備納米銀線透明導(dǎo)電薄膜1086大小不均勻，霧化后細(xì)小液滴流向均勻性較差等問題。壓電霧化噴涂法利用了壓電效應(yīng)產(chǎn)生的高頻振動而實(shí)現(xiàn)霧化，獲得的顆粒較傳統(tǒng)噴涂霧化更細(xì)、更均勻。本文將壓電霧化噴涂法引入制備柔性TCF的工藝過程，以期獲得導(dǎo)電性、透光性及均勻性都優(yōu)良的AgNWs透明導(dǎo)電薄膜。1實(shí)驗(yàn)1.1裝置實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要包括壓電霧化噴頭、運(yùn)動平臺、溫度控制系統(tǒng)、氣壓控制系統(tǒng)、供液系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，如圖1所示。壓電霧化噴涂材料是以異丙醇為分散劑的納米銀線溶液(見圖2)，，銀線長度(25±5)μm，直徑約30nm，長徑比可達(dá)800。噴涂基底為125μm厚的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜。霧化噴頭運(yùn)動平臺供氣系統(tǒng)加熱吸附平臺供液系統(tǒng)人機(jī)界面圖1壓電霧化噴涂系統(tǒng)圖2納米銀線溶液Figure1PiezoelectricspraycoatingsystemFigure2SolutionofAgNWs壓電霧化噴頭是噴涂的核心設(shè)備，其工作原理是：由外部壓電驅(qū)動電路產(chǎn)生高頻信號給壓電換能器，壓電換能器在外部激勵及壓電效應(yīng)的作用下產(chǎn)生小幅高頻振動，其振幅經(jīng)由變幅桿放大數(shù)倍后而達(dá)到微米級，所需涂覆的漿料液柱流經(jīng)變幅桿時(shí)在高頻振動及變幅桿的作用下被霧化成均勻、連續(xù)的超細(xì)霧滴。1.2工藝過程配制銀線質(zhì)量濃度分別為0.625、1.250、2.500和5.000mg/mL的AgNWs異丙醇溶液，裝入供液系統(tǒng)后調(diào)節(jié)流量為0.2mL/min、噴頭高度40mm和噴頭移動速率5mm/s，噴頭氣壓控制在5.0kPa，基板溫度40°C，在潔凈的PET膜(20mm×60mm)上按重復(fù)噴涂的次數(shù)(即層數(shù))來噴涂薄膜，每噴完一層后噴頭停噴，待噴頭回到柔性基底以外的原點(diǎn)處再開始后一層的噴涂。待噴涂結(jié)束后，在金鋒JF-956恒溫加熱平臺上對薄膜進(jìn)行100°C×5min的直接退火處理。1.3性能表征采用ST-2258A型多功能數(shù)字式四探針測試儀(蘇州晶?

咧柿顆ǘ任?.000mg/mL和2.500mg/mL時(shí)，如果噴涂層數(shù)較少，薄膜均勻性就較差，當(dāng)噴涂層數(shù)較多時(shí)，均勻性較好。納米銀線質(zhì)量濃度為1.250mg/mL和0.625mg/mL時(shí)，薄膜方塊電阻的不均勻度都在10%以內(nèi)(商用ITO薄膜的要求)，薄膜均勻性都較好。納米銀線質(zhì)量濃度為1.250mg/mL時(shí)，噴涂1層所得薄膜的均勻性最佳，其方塊電阻不均勻度僅為2.9%。納米銀線質(zhì)量濃度為0.625mg/mL時(shí)，噴涂4層所得薄膜的方塊電阻不均勻度是9.1%，均勻性也良好。綜合考慮導(dǎo)電性與透光性，采用0.625mg/mL的納米銀線溶液噴涂4層后燒結(jié)所得到的薄膜性能最佳，其外觀見圖5。2.4納米銀線薄膜的抗彎性取采用納米銀線質(zhì)量濃度為0.625mg/mL的溶液噴涂4層時(shí)所得到的AgNWs薄膜折彎200次，再隨機(jī)取5個點(diǎn)測量方塊電阻，結(jié)果見表2�？梢娬蹚澓蟮姆綁K電阻平均值較折彎前只下降了3.5%，說明薄膜的導(dǎo)電性受彎折的影響很校另外，測得彎折后的薄膜在550nm處的透過率為88.8%，而彎折之前是89.0%，說明薄膜的透光性也基本不受彎折的影響。由此可見，壓電噴涂得到的AgNWs透明導(dǎo)電薄膜具有良好的抗彎折性。123456780102030405060M/%層數(shù)5.000mg/mL2.500mg/mL1.250mg/mL0.625mg/mL圖4采用不同質(zhì)量濃度的AgNWs溶液噴涂不同層數(shù)時(shí)所得薄膜的方塊電阻不均勻度Figure4NonuniformityofsheetresistanceforthethinfilmssprayedwithdifferentnumbersoflayerusingdifferentmassconcentrationsofAgNWssolution圖5采用0.625mg/mLAgNWs溶液壓電噴涂4層并燒結(jié)后得到的透明導(dǎo)電薄膜Figure5Transparentconductingfilmobtainedbypiezoelectricspraycoatingwith4layersusinga0.625mg/mLAgNWssolution表2折彎試驗(yàn)前后AgNWs薄膜的方塊電阻Table2SheetresistanceofAgNWstransparentconductin
【作者單位】： 蘇州大學(xué)機(jī)器人與微系統(tǒng)研究中心蘇州大學(xué);蘇州納米科技協(xié)同創(chuàng)新中心蘇州大學(xué);
【基金】：國家自然科學(xué)基金(61774107) 國家國際科技合作專項(xiàng)(2014DFA70470)
【分類號】：TM24

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本文編號：2529901