电纺法制备银基复合纳米纤维及其在透明导电膜中的应用

摘要

银纳米纤维不仅具有良好的导电性，而且由于纳米尺寸效应，还具有优异的透光性和耐挠曲性，被视作制备透明导电膜的理想材料。然而，传统的溶剂热法制备银纳米线存在成本高、工艺复杂和环境不友好等问题，相比之下，装置简单、可获得连续纤维的静电纺丝技术则不存在上述弊端，但目前尚未有采用静电纺丝技术制备银纳米纤维的报道。此外，银基复合纳米纤维可在保持银原有特性的同时获得其他优异性能。综上，本课题研究具有重要的理论意义和应用价值。
　　本论文采用静电纺丝技术制备银/铜复合纳米纤维，分别获得以铜为主体和以银为主体两种形式的复合纤维，确认纤维各部分主要组成成分。论文的重点工作是采用静电纺丝技术制备银/碳复合纳米纤维。通过在纺丝体系中加入葡萄糖，避免了煅烧时纤维粘连问题。对热处理工艺优化，在氮气气氛1000℃条件下煅烧30 min，获得导电性能优异的银/碳复合纳米纤维，经测试其无纺布纤维膜面电阻值仅为8.6Ω/sq，相比纯碳纤维的面电阻值（147.2Ω/sq）降低了17倍之多。除了采用硝酸银作为银源外，还采用银纳米线作为银源，通过静电纺丝技术制备出银/碳复合纳米纤维，纤维中银纳米线沿轴向分布，部分位置形成银纳米线首尾搭接的结构。最后，采用静电纺丝技术制备出纯银纳米纤维，当采用加热及加压条件后，得到形貌优良的银纳米纤维，并对该纤维成因进行了分析。
　　本论文还对透明导电膜制备工艺进行了详细研究，提出采用高聚物作粘结剂的思路，并发现其具有增透作用。对导电膜制备工艺的影响因素进行了探讨，发现当聚合物浓度为2％、银纳米纤维浓度为2 mg/mL，于120℃下烘烤90 min时，可获得性能优异的透明导电膜。此外，本文还建立了该体系导电膜电学性能随聚合物浓度的增加而增高的简图模型，并对聚合物可增加银线分散性的原因给予分析。最后，采用从Blue nano购买的银纳米线作原料，制备出了透过率为87%、面电阻为115.0Ω/sq的透明导电膜。用自制导电纤维制备透明导电膜时，得到的透过率和面电阻分别为62.7%和1800Ω/sq。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 银纳米纤维的研究现状简介

1.3 透明导电膜的研究现状简介

1.4 静电纺丝法制备无机纳米纤维简介

1.5 本文主要研究内容

第2章 实验试剂、仪器及研究方法

2.1 主要的实验药品及试剂

2.2 主要的实验仪器与设备

2.3 导电纤维及透明导电膜的制备

2.4 复合纤维的物理测试及表征

2.5 透明导电膜的性能测试

第3章 电纺法制备银基复合纳米纤维

3.1铜纳米纤维的制备

3.2 银/铜复合纳米纤维的制备

3.2 银/碳复合纳米纤维的制备

3.3 复合纳米纤维的性能表征

3.4 其他形式银/碳复合纤维制备及表征

3.5 纯银纳米纤维的制备

3.6 本章小结

第4章 透明导电膜的制备

4.1 导电膜制备工艺探究

4.2 不同因素对导电膜性能的影响

4.3 导电膜的后续处理

4.4 自制导电纤维应用于导电膜中

4.5 本章小结

结论

参考文献

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