银纳米线柔性透明导电膜的制备及其光电、机械性能研究

摘要

银纳米线(AgNWs)透明导电膜因其优异的光电性能、机械性能，有望代替氧化铟锡(ITO)在光电器件上得到广泛的应用。尽管目前对AgNWs柔性透明导电膜的研究已很多，但是针对柔性透明导电膜的光学雾度、耐弯折等特性及其与透过率和导电性之间的关系研究仍较少。本文分别采用提拉法和喷涂法制备了AgNWs/PVC/AgNWs双层透明导电膜和AgNWs-PEDOT:PSS/PET柔性透明导电膜，并系统地研究了制备过程参数，如提拉过程中浸渍速度、提拉速度，以及喷涂过程中 AgNWs的直径、长度、浓度、PEDOT:PSS溶液和压力对AgNWs/PVC/AgNWs透明导电膜和AgNWs-PEDOT:PSS/PET透明导电膜的微观形貌及性能的影响。
　　本研究主要内容包括：⑴在提拉法制备AgNWs/PVC/AgNWs双层透明导电膜的过程中，浸渍速度、提拉速度对AgNWs/PVC/AgNWs透明导电膜的微观结构及光电性能有着重要的影响。在浸渍速度为50 mm/min，提拉速度为100 mm/min的条件下，AgNWs/PVC/AgNWs透明导电膜的方块电阻为60Ω/sq，透光率为84.55％。通过机械压制处理，透明导电膜的耐弯折性得到了改善。经过10 Mpa压力处理，弯折10000次后，AgNWs/PVC/AgNWs透明导电膜方块电阻的增长率为17%。⑵在喷涂法制备AgNWs-PEDOT:PSS/PET透明导电膜的过程中，AgNWs的直径、长度、浓度、PEDOT:PSS溶液与AgNWs的体积比、压力对AgNWs/PET透明导电膜具有重要的影响。当AgNWs平均直径为40 nm，平均长度为30 um，浓度为0.8 mg/mL时，AgNWs/PET透明导电膜的性能最佳，方块电阻为84.6Ω/sq，透光率为88.69%，雾度为4%，粗糙度为25.5 nm。当PEDOT:PSS溶液与AgNWs的体积比为0.2时，AgNWs-PEDOT:PSS/PET透明导电膜的方块电阻为80.3Ω/sq，透光率为87.4%，雾度为5.5%，粗糙度为14.3 nm，经过4 Mpa的机械压制后，AgNWs-PEDOT:PSS/PET透明导电膜的方块电阻降低了50%，雾度降为4.3%，粗糙度降为11.0nm。导电膜在曲率半径为5 mm下弯折20000次后，方块电阻仅增长了20%。在高低温冲击测试中发现，AgNWs-PEDOT:PSS/PET透明导电膜经过高低温交替循环5次后，方块电阻的增长率为10%。