CN112053806B - 纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的制备方法 - Google Patents
纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112053806B CN112053806B CN202011037568.2A CN202011037568A CN112053806B CN 112053806 B CN112053806 B CN 112053806B CN 202011037568 A CN202011037568 A CN 202011037568A CN 112053806 B CN112053806 B CN 112053806B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nano
- composite structure
- nanosheet
- transparent
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 title claims abstract description 106
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 86
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 84
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 56
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims description 11
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 10
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 9
- ARXJGSRGQADJSQ-UHFFFAOYSA-N 1-methoxypropan-2-ol Chemical compound COCC(C)O ARXJGSRGQADJSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 7
- 239000002042 Silver nanowire Substances 0.000 claims description 6
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 6
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims description 6
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 claims description 6
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 claims description 6
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 5
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 claims description 5
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 5
- NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N (2s)-2,6-diaminohexanoic acid;(2s)-2-hydroxybutanedioic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O.NCCCC[C@H](N)C(O)=O NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N 0.000 claims description 4
- GSNUFIFRDBKVIE-UHFFFAOYSA-N DMF Natural products CC1=CC=C(C)O1 GSNUFIFRDBKVIE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N hydrazine monohydrate Substances O.NN IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 claims description 4
- 239000008096 xylene Substances 0.000 claims description 4
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 3
- PLKATZNSTYDYJW-UHFFFAOYSA-N azane silver Chemical compound N.[Ag] PLKATZNSTYDYJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 3
- ITRNXVSDJBHYNJ-UHFFFAOYSA-N tungsten disulfide Chemical compound S=[W]=S ITRNXVSDJBHYNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 claims description 3
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 claims description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- AHVYPIQETPWLSZ-UHFFFAOYSA-N N-methyl-pyrrolidine Natural products CN1CC=CC1 AHVYPIQETPWLSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 100
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 8
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910003178 Mo2C Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000144 PEDOT:PSS Polymers 0.000 description 1
- 229910009819 Ti3C2 Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002064 nanoplatelet Substances 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
- H01B13/0026—Apparatus for manufacturing conducting or semi-conducting layers, e.g. deposition of metal
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
- H01B5/14—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form comprising conductive layers or films on insulating-supports
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
- H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
- Non-Insulated Conductors (AREA)
Abstract
本发明公开了一种纳米片‑纳米线复合结构透明加热薄膜的制备方法，包括以下步骤：透明加热薄膜衬底的处理；取纳米片分散液涂布在处理后衬底的一侧表面上，干燥，从而使衬底上形成厚度为2～20nm纳米片透明薄膜；取纳米线分散液涂布在纳米片透明薄膜上，干燥，从而使衬底上形成厚度为50～500nm纳米片‑纳米线复合结构透明薄膜；对纳米片‑纳米线复合结构透明导电薄膜进行后处理；在处理后的纳米片‑纳米线复合结构透明导电薄膜的两端各贴设一个电极条以及设置相应的聚氨酯保护层。采用本发明的方法能获得光电性能、加热性能以及热稳定性均得到提升的纳米片‑纳米线复合结构透明加热薄膜。
Description
技术领域
本发明涉及柔性电子与薄膜器件领域，具体涉及一种纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的制备方法。
背景技术
透明导电薄膜兼具可见光波段高透过率和高导电性能，在光电器件和微电子领域有着广泛的应用场景，已应用于有机发光二极管、薄膜太阳能电池、薄膜加热器件、光子和光电子设备、电磁屏蔽设备、可穿戴设备等不同器件。随着未来柔性电子的快速发展，各类柔性器件对于透明薄膜加热器件有着急切的需求。目前常用的氧化铟锡(ITO)材料作为加热薄膜材料工艺成熟，但也面临着诸多问题。氧化铟锡作为金属氧化物，电导率相对较低，无法进一步提升薄膜的加热性能，同时脆性明显，不适于柔性电子的应用；同时目前氧化铟锡的生产采用溅射等方式，需要大量真空设备，成本高昂；此外，铟资源相对匮乏，材料成本日趋高昂。因此，开发新一代具有更高光电和加热性能的柔性加热薄膜具有重要的意义。
采用一维纳米线材料如银纳米线或碳纳米管制备的柔性透明加热薄膜相比于氧化铟锡薄膜具有更好的光电性能和可弯折性能，同时材料来源广泛，可以采用溶液法实现大尺寸、低成本制备，在未来柔性电子器件中具有极大的应用潜力。然而，一维纳米线构成的导电网络中，纳米线相互搭接，接触处电阻较大，不利于光电性能和加热性能的进一步提升，同时搭接处产生的热量只能沿着纳米线传导，当加热薄膜功率过高时会破坏纳米线，造成加热薄膜失效。在CN106131984A中采用交替旋涂银纳米线和石墨烯的方式以提升加热薄膜的热稳定性和加热性能；但工艺复杂，生产成本高昂。CN104053256B采用了有机导电高分子提升薄膜加热性能，但有机高分子稳定性不足，尤其是在加热情况下稳定性下降，不利于长期应用。因此，急需一种方法简便、成本降低、适于大规模溶液法生产，同时增强薄膜光电性能和加热性能以及热稳定性的透明加热薄膜的制备方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用以提高透明加热薄膜性能的纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的制备方法，包括以下步骤：
1)、透明加热薄膜衬底的处理：
衬底于去离子水、乙醇和丙酮中分别进行超声清洗处理，干燥后再进行亲水处理，得处理后衬底；
2)、纳米片透明薄膜的制备：
取浓度为0.1mg/mL～5mg/mL的纳米片分散液涂布在步骤1)所得的处理后衬底的一侧表面上，干燥，从而使衬底上形成厚度为2～20nm纳米片透明薄膜；
3)、纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜的制备：
取浓度为1mg/mL～10mg/mL的纳米线分散液涂布在步骤2)所得的纳米片透明薄膜上，干燥，从而使衬底上形成厚度为50～500nm纳米片-纳米线复合结构透明薄膜；
4)、纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜的后处理：
对步骤3)所得物(不去除衬底)进行后处理并干燥，获得处理后的纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜；
5)、纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的制备：
在步骤4)所得的处理后的纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜的两端各贴设一个电极条，从而实现电极和纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜的导通；
然后设置能包覆电极条和纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜的聚氨酯保护层；得纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜。
作为本发明的纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的制备方法的改进：所述步骤2)中，纳米片的层数≤5(为单层或少层)，片径为0.5～50μm；
纳米片为二维纳米材料；
纳米片分散液的溶剂为去离子水、乙醇、异丙醇、丙二醇甲醚、丙酮、苯、甲苯、二甲苯、乙二醇、丙三醇、DMF、NMP中的至少一种(一种或几种的混合)。
作为本发明的纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的制备方法的进一步改进：所述二维纳米材料为石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、氮化硼(BN)、二硫化钼(MoS2)、二硫化钨(WS2)、MXene材料(Ti3C2、Ti2C、Nb2C、V2C、Mo2C)。
作为本发明的纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的制备方法的进一步改进：所述步骤3)中，纳米线的直径为5～200nm，长度为0.5～100μm；
纳米线为一维纳米材料、一维纳米材料的改性产物、一维纳米材料的复合产物；
纳米线分散液的溶剂为去离子水、乙醇、异丙醇、丙二醇甲醚、丙酮、苯、甲苯、二甲苯、乙二醇、丙三醇、DMF、NMP中的至少一种(一种或几种的混合)。
作为本发明的纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的制备方法的进一步改进：所述一维纳米为铜纳米线、银纳米线、金纳米线、碳纳米管。
作为本发明的纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的制备方法的进一步改进：所述步骤4)的后处理方式为以下的至少一种(即为一种或几种的组合)：
加热处理(120℃烘箱中处理10min)、热压处理(压力30MPa，温度50℃)、盐酸处理(浓度0.5％，处理30s)、水合肼溶液处理(浓度30％，处理100s)、银氨溶液处理(浓度0.05mol/L,处理60s)。
作为本发明的纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的制备方法的进一步改进：聚氨酯保护层的厚度为100±10nm。
作为本发明的纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的制备方法的进一步改进：
所述步骤2)中，涂布方式为：旋涂、刮涂、喷涂、喷墨打印或浸渍-提拉法。
所述步骤3)中，涂布方式为：旋涂、喷涂、喷墨打印或浸渍-提拉法。
作为本发明的纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的制备方法的进一步改进：
所述步骤1)中的透明加热薄膜衬底为柔性或非柔性衬底，
柔性衬底为PET衬底、PEN衬底、PI衬底、PVA薄膜、PDMS薄膜或其他商用透明薄膜；
非柔性衬底为玻璃衬底。
在本发明中：
步骤1)：分别在去离子水、乙醇和丙酮中，超声清洗10～20min(较佳为15min)；亲水处理时间约为10～20min。
本发明步骤2)、3)的干燥为：先在空气中自然晾干，再置于120℃烘箱中处理1.5～2.5min。
电极条一般选用宽度为5mm的铜电极条。
本发明采用二维纳米片和一维纳米线材料进行复合，二维纳米片材料可以提升衬底的亲水性能，有利于纳米线材料的均匀分布，提升均匀性；同时导电的二维纳米线可以提供额外的导电通路，降低纳米线间的接触电阻，提升光电性能和加热性能；具有良好导热性能的二维纳米片可以及时将纳米线搭接处产生的热量导出并分散在整个薄膜上，可以明显的提升复合加热薄膜的热稳定性。纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜采用全溶液法制备，方法简便，易于实现大规模低成本生产。
因此，本发明通过构建纳米片-纳米线复合结构，获得了光电性能、加热性能以及热稳定性均得到提升的纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1、一种纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的制备方法，依次进行以下步骤：
1)、透明加热薄膜衬底的处理(常规技术)：
10cm×13cm的PDMS衬底于去离子水、乙醇和丙酮中分别进行超声处理10～20min(较佳为15min)，干燥(常规烘干)，随后利用氧气等离子体进行亲水处理15min(流量约120mL/min)，得处理后PDMS衬底；
2)、纳米片透明薄膜的制备：
取Ti3C2Tx MXene(MXene)纳米片，片径为5μm，溶剂为异丙醇，配制成浓度为0.5mg/mL的MXene分散液，将MXene分散液喷涂在处理后PDMS衬底的一侧表面上，先在空气中自然晾干，然后置于120℃烘箱中处理2min，从而使衬底上形成厚度为6nm纳米片透明薄膜；
3)、纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜的制备：
取银纳米线(直径为20nm，长度为25μm)，溶剂为乙醇，配制成浓度为2mg/mL的银纳米线分散液，将银纳米线分散液刮涂在步骤2)获得的纳米片透明薄膜上，湿膜厚度约为20μm左右，先在空气中自然晾干，然后置于120℃烘箱中处理2min，从而使衬底上形成厚度为200nm纳米片-纳米线复合结构透明薄膜；
4)、纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜的后处理：
将步骤3)整个所得物(即，不去除衬底)浸入浓度0.05mol/L银氨溶液处理60s，自然晾干后，再进行热压处理，压力30MPa，温度50℃，获得处理后的纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜；
5)、纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的制备：
在步骤4)所得的处理后的纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜的两端各贴设一个宽度为5mm的铜电极条，从而实现铜电极和纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜的导通，并在铜电极条及纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜的表面涂覆厚度为100nm的聚氨酯保护层，即，聚氨酯保护层能包覆电极条和纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜；从而获得纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜。
该纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的方块电阻为11Ω/sq，透过率为83％，加热功率可达0.7W/cm2，加热温度105℃。
实施例2、一种纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的制备方法，依次进行以下步骤：
1)、透明加热薄膜衬底的处理：
将5cm×5cm玻璃衬底在去离子水、乙醇和丙酮中分别进行超声处理10～20min(较佳为15min)，干燥，随后进行紫外-臭氧亲水处理15min(功率300W)，得处理后玻璃衬底；
2)、纳米片透明薄膜的制备：
取氧化石墨烯，片径为20μm，溶剂为NMP，配制成浓度为3mg/mL的氧化石墨烯分散液，取氧化石墨烯分散液约2mL旋涂在处理后玻璃衬底上，转速4000rpm，时间60s。先在空气中自然晾干，然后置于120℃烘箱中处理2min，从而使衬底上形成厚度为4nm纳米片透明薄膜；
3)、纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜的制备：
取碳纳米管(直径为10nm，长度为20μm)，溶剂为DMF，配制成浓度为8mg/mL的碳纳米管分散液约2mL，将碳纳米管分散液旋涂在步骤2)获得的纳米片透明薄膜上，转速2000rpm，时间60s，先在空气中自然晾干后，然后置于120℃烘箱中处理2min，从而使衬底上形成厚度为60nm纳米片-纳米线复合结构透明薄膜；
4)、纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜的后处理：
对步骤3)所得的纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜采用水合肼溶液进行后处理，即将步骤3)整个所得物(即，不去除衬底)浸入浓度为30％的水合肼溶液中100s，随后在120℃烘箱中处理10min，获得处理后的纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜；
5)、纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的制备：
在步骤4)所得的处理后的纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜的两端各贴设一个宽度为5mm的铜电极条，从而实现电极和纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜的导通，并在铜电极条及纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜的表面涂覆厚度为100nm的聚氨酯保护层，获得纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜。
该纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的方块电阻为50Ω/sq，透过率为85％，加热功率可达0.3W/cm2，加热温度55℃。
实施例3、一种纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的制备方法，依次进行以下步骤：
1)、透明加热薄膜衬底的处理：
将6cm×10cm的PI衬底在去离子水、乙醇和丙酮中分别进行超声处理10～20min(较佳为15min)，干燥(烘干)，随后进行紫外-臭氧亲水处理15min，得处理后PI衬底；
2)、纳米片透明薄膜的制备：
取片径为0.8μm的二硫化钼(MoS2)，溶剂为乙醇，配制成浓度为12mg/mL的二硫化钼(MoS2)分散液，通过浸渍提拉法涂布将二硫化钼纳米片涂布在处理后PI衬底上；干燥(在空气中自然晾干)后，置于120℃烘箱中处理2min，从而使衬底上形成厚度为10nm纳米片透明薄膜；
3)、纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜的制备：
取直径为40nm、长度为50μm铜纳米线，溶剂为甲苯，配制成浓度为1mg/mL的铜纳米线分散液喷涂在步骤2)获得的纳米片透明薄膜上，干燥(在空气中自然晾干)后，置于120℃烘箱中处理2min，从而使衬底上形成厚度为450nm纳米片-纳米线复合结构透明薄膜；
4)、纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜的后处理：
对步骤3)所得的纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜在120℃烘箱中处理10min，获得处理后的纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜；
5)、纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的制备：
将宽度为5mm的铜电极条贴设在步骤4)所得的处理后的纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜的两端，从而实现电极和纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜的导通，并在铜电极条及纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜的表面涂覆厚度为100nm的聚氨酯保护层，获得纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜。
该纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的方块电阻为8Ω/sq，透过率为72％，加热功率可达0.8W/cm2，加热温度115℃。
对比例1、取消步骤2)，即，将银纳米线分散液刮涂在处理后PDMS衬底上；其余等同于实施例1。
所得结果为：该透明加热薄膜的方块电阻为33Ω/sq，透过率为84％，加热功率0.4W/cm2，加热温度70℃。
对比例2、取消步骤3)，即，将步骤2)所得的纳米片透明薄膜进行后处理，其余等同于实施例1。
所得结果为：该透明加热薄膜的方块电阻大于100Ω/sq，透过率为88％，无加热效果。
对比例3、将步骤2)和步骤3)的顺序互换，其余等同于实施例1。
所得结果为：该透明加热薄膜银纳米线分布不均匀，方块电阻为21Ω/sq，透过率为84％，加热功率0.5W/cm2，加热温度85℃。
对比例4、将实施例1中的步骤2)的Ti3C2Tx MXene(MXene)纳米片改成PEDOT：PSS，其余等同于实施例1。
所得结果为：该纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的方块电阻为18Ω/sq，透过率为82％，加热功率为0.6W/cm2，加热温度90℃。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (5)
1.纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）、透明加热薄膜衬底的处理：
衬底于去离子水、乙醇和丙酮中分别进行超声清洗处理，干燥后再进行亲水处理，得处理后衬底；
2）、纳米片透明薄膜的制备：
取浓度为0.1 mg/mL~5 mg/mL的纳米片分散液涂布在步骤1）所得的处理后衬底的一侧表面上，干燥，从而使衬底上形成厚度为2~20 nm纳米片透明薄膜；
纳米片的层数≤5，片径为0.5~50 μm；
纳米片为二维纳米材料；
所述二维纳米材料为石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、氮化硼、二硫化钼、二硫化钨或MXene材料；
纳米片分散液的溶剂为去离子水、乙醇、异丙醇、丙二醇甲醚、丙酮、苯、甲苯、二甲苯、乙二醇、丙三醇、DMF、NMP中的至少一种；
3）、纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜的制备：
取浓度为1 mg/mL~10 mg/mL的纳米线分散液涂布在步骤2）所得的纳米片透明薄膜上，干燥，从而使衬底上形成厚度为50~500 nm纳米片-纳米线复合结构透明薄膜；
纳米线的直径为5~200 nm，长度为0.5~100 μm；
纳米线为一维纳米材料、一维纳米材料的改性产物或一维纳米材料的复合产物；
所述一维纳米材料为铜纳米线、银纳米线、金纳米线或碳纳米管；
纳米线分散液的溶剂为去离子水、乙醇、异丙醇、丙二醇甲醚、丙酮、苯、甲苯、二甲苯、乙二醇、丙三醇、DMF、NMP中的至少一种；
4）、纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜的后处理：
对步骤3）所得物进行后处理并干燥，获得处理后的纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜；
5）、纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的制备：
在步骤4）所得的处理后的纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜的两端各贴设一个电极条，从而实现电极和纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜的导通；
然后设置能包覆电极条和纳米片-纳米线复合结构透明导电薄膜的聚氨酯保护层，得纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜。
2.根据权利要求1所述的纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤4）的后处理方式为以下的至少一种：加热处理、热压处理、盐酸处理、水合肼溶液处理、银氨溶液处理。
3. 根据权利要求2所述的纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的制备方法，其特征在于：聚氨酯保护层的厚度为100 ±10nm。
4.根据权利要求3所述的纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的制备方法，其特征在于：
所述步骤2）中，涂布方式为：旋涂、刮涂、喷涂、喷墨打印或浸渍-提拉法；
所述步骤3）中，涂布方式为：旋涂、喷涂、喷墨打印或浸渍-提拉法。
5.根据权利要求4所述的纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中的透明加热薄膜衬底为柔性或非柔性衬底；
柔性衬底为PET衬底、PEN衬底、PI衬底、PVA薄膜或PDMS薄膜；
非柔性衬底为玻璃衬底。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011037568.2A CN112053806B (zh) | 2020-09-28 | 2020-09-28 | 纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011037568.2A CN112053806B (zh) | 2020-09-28 | 2020-09-28 | 纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112053806A CN112053806A (zh) | 2020-12-08 |
| CN112053806B true CN112053806B (zh) | 2021-11-23 |
Family
ID=73605780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011037568.2A Active CN112053806B (zh) | 2020-09-28 | 2020-09-28 | 纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112053806B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113314268B (zh) * | 2021-04-26 | 2022-08-30 | 深圳市格仕乐科技有限公司 | 一种5g陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆及其制备方法 |
| CN113411923B (zh) * | 2021-06-16 | 2023-04-11 | 浙江希维纳米科技有限公司 | 用于保护银纳米线加热薄膜的方法 |
| CN113976412A (zh) * | 2021-10-26 | 2022-01-28 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于旋涂工艺的超薄MXene薄膜制备方法 |
| CN115231833A (zh) * | 2022-07-19 | 2022-10-25 | 太原理工大学 | 一种MXene纳米片薄膜及其制备方法和应用 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104053256A (zh) * | 2014-05-14 | 2014-09-17 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 基于银纳米线透明导电薄膜的加热器及其制备方法 |
| CN106131984A (zh) * | 2016-09-12 | 2016-11-16 | 南京工业大学 | 一种银纳米线氧化石墨烯复合导电薄膜加热器的制备方法 |
| CN206585770U (zh) * | 2017-03-20 | 2017-10-24 | 青岛华高墨烯科技股份有限公司 | 一种石墨烯柔性电加热膜 |
| CN107316708A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-11-03 | 浙江大学 | 银纳米线‑可剥离树脂复合透明导电薄膜的制备方法 |
| KR20190115639A (ko) * | 2018-04-03 | 2019-10-14 | 비엔비머티리얼 주식회사 | 투명 발열필름 및 이의 제조방법 |
| CN111341497A (zh) * | 2020-03-13 | 2020-06-26 | 浙江大学 | 银纳米线-MXene复合透明导电薄膜的制备方法 |
-
2020
- 2020-09-28 CN CN202011037568.2A patent/CN112053806B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104053256A (zh) * | 2014-05-14 | 2014-09-17 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 基于银纳米线透明导电薄膜的加热器及其制备方法 |
| CN106131984A (zh) * | 2016-09-12 | 2016-11-16 | 南京工业大学 | 一种银纳米线氧化石墨烯复合导电薄膜加热器的制备方法 |
| CN206585770U (zh) * | 2017-03-20 | 2017-10-24 | 青岛华高墨烯科技股份有限公司 | 一种石墨烯柔性电加热膜 |
| CN107316708A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-11-03 | 浙江大学 | 银纳米线‑可剥离树脂复合透明导电薄膜的制备方法 |
| KR20190115639A (ko) * | 2018-04-03 | 2019-10-14 | 비엔비머티리얼 주식회사 | 투명 발열필름 및 이의 제조방법 |
| CN111341497A (zh) * | 2020-03-13 | 2020-06-26 | 浙江大学 | 银纳米线-MXene复合透明导电薄膜的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112053806A (zh) | 2020-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112053806B (zh) | 纳米片-纳米线复合结构透明加热薄膜的制备方法 | |
| CN111341497B (zh) | 银纳米线-MXene复合透明导电薄膜的制备方法 | |
| Xu et al. | Graphene as transparent electrodes: fabrication and new emerging applications | |
| EP2253001B1 (en) | Carbon nanotube-transparent conductive inorganic nanoparticles hybrid thin films for transparent conductive applications | |
| WO2018036428A1 (zh) | 一种金属纳米线-抗氧化材料复合的透明导电膜及其制备 | |
| US9105378B2 (en) | Graphene transparent electrode and method for manufacturing the same | |
| KR101388682B1 (ko) | 은 나노와이어 및 그라핀을 이용한 하이브리드 전극 및 이의 제조방법 | |
| Cui et al. | Low-temperature synthesis of multilayer graphene/amorphous carbon hybrid films and their potential application in solar cells | |
| CN102938262A (zh) | 一种透明导电薄膜及其制备方法 | |
| JP6164617B2 (ja) | 導電性薄膜の製造方法及び該方法により製造された導電性薄膜 | |
| Han et al. | Flexible transparent electrodes for organic light-emitting diodes | |
| JP2011090878A (ja) | 透明導電体の製造方法 | |
| JP2011090879A (ja) | 透明導電体の製造方法 | |
| CN109935423B (zh) | 一种具有分级结构的柔性透明导电膜及其制备方法 | |
| JP2005089738A (ja) | カーボンナノチューブ分散溶液およびカーボンナノチューブ分散体 | |
| US20130255764A1 (en) | Stacked electrode, stacked electrode production method, and photoelectric conversion device | |
| Duan et al. | Can insulating graphene oxide contribute the enhanced conductivity and durability of silver nanowire coating? | |
| JP2014529353A (ja) | 金属ナノワイヤを官能基化する方法及び電極を作製する方法 | |
| JP2012156202A (ja) | グラフェン／高分子積層体およびその利用 | |
| Wang et al. | Large-scale ultra-adhesive and mechanically flexible silver grids transparent electrodes by solution process | |
| Valasma et al. | Grid-type transparent conductive thin films of carbon nanotubes as capacitive touch sensors | |
| US20130130020A1 (en) | Electrode paste composition, electrode for electronic device using the same, and method of manufacturing the same | |
| Tian et al. | Improved resistance stability of transparent conducting films prepared by PEDOT: PSS hybrid CNTs treated by a two-step method | |
| Fan et al. | A novel method of fabricating flexible transparent conductive large area graphene film | |
| KR20150124423A (ko) | 그래핀 조성물 및 그를 이용한 전극을 포함하는 유기전자소자 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |