CN102627409B - 一种制备碳纳米管薄膜的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种制备碳纳米管薄膜的方法。涉及液晶面板制造领域，无需与ITO进行复合就可达到透过率和电导率要求，且工艺简便。制备碳纳米管薄膜的方法，包括：清洗基板；将清洗后的所述基板浸入硅烷偶联剂中进行表面硅烷化处理；将表面硅烷化处理后的所述基板置于碳纳米管分散液中，以便在所述基板上仿生合成碳纳米管薄膜；其中，所述碳纳米管分散液由碳纳米管、含有磺酸盐的聚合物和含有羧基的纤维素类聚合物溶液、全氟阳离子型表面活性剂混合所得；对所述基板进行脱除有机物处理。本发明实施例用于制备碳纳米管薄膜。
Description
技术领域
本发明涉及液晶面板制造领域，尤其涉及一种制备碳纳米管薄膜的方法。
背景技术
液晶显示器中阵列基板和彩膜基板中透明导电层的主要原料是氧化铟锡(ITO)的金属氧化物。ITO可以提供刚光学透明性以及相对良好的导电性。但与金，银等金属相比具有相对低的电导率。因此在应用于触摸屏、显示器、等离子显示器等领域时有一定限制。此外，ITO薄膜耐磨性较差，同时ITO的主要成分铟的成本较高，所以采用碳纳米管等性能更加优异的光学薄膜已经成为趋势。
碳纳米管(CNT)作为一种纳米新材料引起光学透明性和导电性已受到广泛关注和研究，当在透明基板上沉积碳纳米管时，CNT可以保持基板的光学透明性而且具有优异的导电率。
但现有的制备碳纳米管薄膜的方法虽易形成碳纳米管网络层，但电导率较低，且需要和ITO进行复合才能达到透明导电膜的要求，工艺繁琐，制造效率低下。
发明内容
本发明的实施例提供一种制备碳纳米管薄膜的方法，无需与ITO进行复合就可达到透过率和电导率要求，且工艺简便。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种制备碳纳米管薄膜的方法，包括：
清洗基板；
将清洗后的所述基板浸入硅烷偶联剂中进行表面硅烷化处理；
将表面硅烷化处理后的所述基板置于碳纳米管分散液中，以便在所述基板上仿生合成碳纳米管薄膜；其中，所述碳纳米管分散液由碳纳米管、含有磺酸盐的聚合物和含有羧基的纤维素类聚合物溶液、全氟阳离子型表面活性剂混合所得；
对所述基板进行脱除有机物处理。
本发明实施例提供的制备碳纳米管薄膜的方法，通过仿生合成碳纳米管薄膜，能够直接在基板上获得厚度均匀、微观结构易于控制的致密晶态膜。与现有技术中需要和ITO进行复合才能达到透明导电膜的要求相比，本发明实施例提供的方法无需与ITO进行复合就可达到透过率和电导率要求，且工艺简便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的制备碳纳米管薄膜的方法流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供的制备碳纳米管薄膜的方法，如图1所示，包括：
S101，对基板进行清洗，包括药剂清洗、毛刷清洗、直水冲洗、气刀吹干。
S102、将清洗后的基板浸入硅烷偶联剂中进行表面硅烷化处理。
示例性的，将基板送入腔室中加热到90℃，同时配置0.05％的氨基丙基三乙氧基硅烷(NH2(CH2)3Si(CH2H5)3)，在恒温90℃下，将基板浸入0.05％的氨基丙基三乙氧基硅烷中进行表面硅烷化处理，浸入30分钟后，用蒸馏水将基板冲洗干净，气刀吹干，确保基板上没有残留的干扰物质。基板表面经过处理后带有硅烷基。此处仅以硅烷偶联剂包括0.05％的氨基丙基三乙氧基硅烷为例说明，并不以此做任何限定。
S103，制备碳纳米管分散液，采用超声波分散法和分散剂将碳纳米管分散在溶液中。
示例性的，按照0.08g/L的含有磺酸盐的聚合物和含有羧基的纤维素类聚合物与0.12g/L全氟阳离子型表面活性剂Fc-134溶液复配成分散剂，将分散剂与碳纳米管混合，置于容器中，在一定时间的超声波照射和分散剂的作用下，碳纳米管会均匀分散于水中。
此外，该含有磺酸盐的聚合物和含有羧基的纤维素类聚合物可以为：十二烷基磺酸钠、烷基铵盐、季铵盐、烷基苯磺酸盐的一种或多种。
值得指出的是，步骤S103与步骤S101、S102之间没有顺序关系，可以同时进行也可以先后进行，其中，先后进行既可以按S101、S102、S103的顺序进行，也可以按照S103、S101、S102进行。
S104，仿生法合成碳纳米管薄膜。
将表面硅烷化处理后的带有硅烷基的基板浸入已经复配好的碳纳米管和分散液中，并将基板和分散液置于一个80℃的环境下，例如80℃的恒温水浴槽中，容器密闭恒温静置一小时后取出，此时硅烷化的基板上已形成碳纳米管薄膜，然后用直水冲洗，吹干。
在此，恒温80℃可以通过恒温水浴加热或多点热源热板加热，以保证恒温80℃且受热均匀。
需要说明的是，容器密闭恒温静置的时间不能太长，因为时间过长会造成碳纳米管的直径较大，若碳纳米管的直径大于6nm，电导率会变差，只有保持碳纳米管的直径小于6nm，才可保证较好的导电性能。
S105，对基板进行脱除有机物处理。
示例性的，例如采用溶剂萃取法和/或高温煅烧方法对基板进行脱除有机物处理。其中，采用溶剂萃取法和高温煅烧方法处理时，先在基板上施加易挥发溶剂作为萃取剂，再对所述基板进行高温煅烧，煅烧半小时后冷却至室温，进行冲洗、吹干，得到基板表面沉积的碳纳米管薄膜层。
需要说明的是，由于这种模板形式、表面活性剂和无机前躯体间的相互作用力比较弱，有机物容易脱除，可以直接采用无水乙醇等易挥发溶剂作为萃取剂，然后采用高温煅烧法，需要注意的是如果煅烧在惰性气体气氛中进行，可以升温较快，如果无惰性气体保护，则要通过逐级升温的方式进行煅烧，升温速率不可太快。煅烧半小时之后，冷却至室温，进行冲洗，吹干从而得到基板表面沉积的碳纳米管薄膜层。
本发明实施例提供的制备碳纳米管薄膜的方法，通过仿生合成碳纳米管薄膜，能够直接在基板上获得厚度均匀、微观结构易于控制的致密晶态膜。与现有技术中需要和ITO进行复合才能达到透明导电膜的要求相比，本发明实施例提供的方法无需与ITO进行复合就可达到透过率和电导率要求，且工艺简便。本发明实施例方法制备的碳纳米管薄膜，可用于制备显示装置的基板上的透明导电层，如本发明实施例方法制备的碳纳米管薄膜可用于制备显示装置的阵列基板和彩膜基板中的像素电极，公共电极或者基板的背面的除静电层，具有优良的透过率和电导率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种制备碳纳米管薄膜的方法，其特征在于，包括：
清洗基板；
将清洗后的所述基板浸入硅烷偶联剂中进行表面硅烷化处理，其中，所述硅烷偶联剂包括0.05％氨基丙基三乙氧基硅烷；
将所述表面硅烷化处理后的基板与所述碳纳米管分散液置于恒温80℃环境中一小时，以便在所述基板上仿生合成碳纳米管薄膜；其中，所述碳纳米管分散液由碳纳米管、含有磺酸盐的聚合物和含有羧基的纤维素类聚合物溶液、全氟阳离子型表面活性剂混合所得；
对所述基板进行溶剂萃取法和/或高温煅烧法进行脱除有机物处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将清洗后的所述基板浸入硅烷偶联剂中进行表面硅烷化处理，包括：
在恒温90℃下，将所述基板浸入硅烷偶联剂中进行表面硅烷化处理，浸入30分钟后，用蒸馏水将所述基板冲洗干净，并吹干。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含有磺酸盐的聚合物和含有羧基的纤维素类聚合物溶液、全氟阳离子型表面活性剂的配比为：所述含有磺酸盐的聚合物和含有羧基的纤维素类聚合物溶液合计0.08g/L，所述全氟阳离子型表面活性剂0.12g/L。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述含有磺酸盐的聚合物和含有羧基的纤维素类聚合物包括：十二烷基磺酸钠、烷基铵盐、季铵盐、烷基苯磺酸盐的一种或多种。
5.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，合成的所述碳纳米管直径小于6nm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述基板进行溶剂萃取和高温煅烧法进行脱除有机物处理包括：
在所述基板上施加易挥发溶剂作为萃取剂；
再对所述基板进行高温煅烧，煅烧半小时后冷却至室温，进行冲洗、吹干。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述恒温80℃通过恒温水浴加热或多点热源热板加热，以保证恒温80℃。
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Granted publication date: 20150909 |