基于纳米银线柔性透明导电薄膜的制备及其应用

摘要

近年来，随着科技的不断进步，触控显示技术也在不断发展。消费者的需求不仅在于屏幕的尺寸，而且希望新一代触控显示产品具有柔性可弯曲、可穿戴等特点。透明导电薄膜(TCF)作为所有触控显示产品的关键层，其相关特性直接影响终端产品的效能。众所周知，氧化铟锡(ITO)作为透明导电材料已应用60年之久。然而ITO面临着铟稀缺、高耗能、加工繁琐、保存困难、易发黄等问题，尤其是ITO作为一种氧化物，其脆性大，柔韧性差难以满足新一代触控显示技术对产品的柔性、可弯折性等方面的需求。纳米银线(Ag NWs)具有良好的导电性、透光性及可弯折性，同时银在地球上的储量相对于铟要丰富，加工成本低、能耗小、污染少，是最有潜力取代ITO的材料之一。因而，本论文以基于纳米银线柔性透明导电薄膜的制备及其应用展开研究，其内容如下:
　　1、纳米银线透明导电油墨配方的研究:
　　本工作以纳米银线(Ag NWs)与导电高分子聚3，4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)的混合液为核心体系，并加入水性聚氨酯、二甲基亚砜、异丙醇等助剂，以mayer棒滚涂的方式在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)上进行涂布，最终得到柔性透明导电薄膜。
　　2、纳米银线透明导电薄膜作为集流体在PEDOT高透明柔性超电容中的应用。
　　首先在10cm*10cmPET上滚涂出表面方阻为50Ω、透光率为88％的透明导电层。之后通过layer by layer的方式涂上若干PEDOT:PSS层，并用甲酸(FA)进行酸参杂。最终得到透光率在70％-85％之间的高透明柔性超电容器件。对该器件进行了结构的表征和电化学性能测试。导电高分子PEDOT:PSS材料同时具有较高的透明度与一定的储能功能，是作为高透明超电容最佳材料之一。但是其表面电阻很高，影响了载流子的输送。因此以纳米银线涂层作为集流体既不影响超电容的透明度,又可以提升载流子的传递速率，解决了上述问题。
　　3、纳米银线有序排列方法的研究。
　　本论文采用气-液两相界面的方法得到有序排列的纳米银线薄膜，其原理在于:在表面张力与溶液挥发的共同作用下，纳米银线向液体表面移动。随着液体表面纳米银线浓度增大，纳米银线之间相互挤压，逐渐在液体表面形成一层致密顺排的薄膜。随后通过胶带重复剥离的方法得到接近单层并且有序排列的纳米银线薄层。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 新型透明导电薄膜材料

1．2．1 金属化合物透明导电薄膜

1．2．2 碳材料透明导电薄膜

1．2．3 导电高分子透明导电薄膜

1．2．4 纳米金属线透明导电薄膜

1．2．5 复合材料透明导电薄膜

1．3 新型柔性透明超电容

1．3．1 碳材料柔性透明超电容

1．3．2 导电高分子柔性透明超电容

1．3．3 复合材料柔性透明超电容

1．4 纳米银线有序排列方法

1．4．1 LB膜法

1．4．2 多相界面法

1．5 本论文选题思路和主要研究内容

第二章 纳米银线透明导电油墨配方的研究

2．1 引言

2．2 实验药品与装置

2．2．1 主要试剂

2．2．2 主要仪器

2．3 实验部分

2．3．1 纳米银线的制备

2．3．2 纳米银线导电配方的研究

2．3．3 透明导电薄膜的涂布

2．3．4 纳米银线的结构表征

2．3．5 透明导电薄膜的结构表征与性能测试

2．4 结果与讨论

2．4．1 纳米银线的结构表征分析

2．4．2 导电油墨配方的研究

2．4．3 透明导电薄膜的性能分析

2．5 本章小结

第三章 柔性透明超电容的研究

3．1 引言

3．2 实验药品与装置

3．2．1 主要试剂

3．2．2 主要仪器

3．3 实验部分

3．3．1 纳米银线透明导电集流体的制备

3．3．2 多层PEDOT超电容的制备

3．3．3 材料形貌表征

3．3．4 电化学性能表征

3．4 结果与讨论

3．4．1 材料的光学性能表征分析

3．4．2 材料的结构尺寸表征分析

3．4．3 材料的电化学性能表征分析

3．5 本章小结

第四章 纳米银线有序排列方法的研究

4．1 引言

4．2 实验药品与装置

4．2．1 主要试剂

4．2．2 主要仪器

4．3 实验部分

4．3．1 纳米银线的制备

4．3．2 气-液两相界面法得到有序排列纳米银线

4．3．3 材料形貌表征

4．4 结果与讨论

4．5 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

研究成果和发表的学术论文

作者及导师简介