CN112289500A - 一种高性能导电纤维素膜的制备方法及其产品 - Google Patents

一种高性能导电纤维素膜的制备方法及其产品 Download PDF

Info

Publication number
CN112289500A
CN112289500A CN202010894185.0A CN202010894185A CN112289500A CN 112289500 A CN112289500 A CN 112289500A CN 202010894185 A CN202010894185 A CN 202010894185A CN 112289500 A CN112289500 A CN 112289500A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cellulose
zno
conductive
drying
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.)
Pending
Application number
CN202010894185.0A
Other languages
English (en)
Inventor
***
刘茜
陈礼辉
欧阳新华
郑清洪
黄六莲
倪永浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujian Agriculture and Forestry University
Original Assignee
Fujian Agriculture and Forestry University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujian Agriculture and Forestry University filed Critical Fujian Agriculture and Forestry University
Priority to CN202010894185.0A priority Critical patent/CN112289500A/zh
Publication of CN112289500A publication Critical patent/CN112289500A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)

Abstract

本发明提供一种高性能导电纤维素膜的制备方法及其产品，所述方法如下：(1)取醋酸锌溶解在乙醇胺和乙二醇甲醚溶剂中，通过化学反应制备ZnO前驱体溶液，并将其旋涂于纤维素膜基底上；(2)将旋涂有ZnO溶液的纤维素膜放置于干燥装置中干燥，得到纤维素‑ZnO膜；(3)以干燥的纤维素‑ZnO膜为基底，并镀上一层无机掺杂氧化物导电层，即为高性能导电纤维素膜；所述导电纤维素膜中纤维素‑ZnO膜的厚度为10‑350μm，所述无机掺杂氧化物导电层的厚度为10‑350μm。本发明在无机导电层和有机纤维素膜中***ZnO缓冲层可制备高柔性、高透明度和高电导率的的纤维素导电膜；该制备过程简单易控制，能够得到表面均匀的纤维素导电膜，不仅实现纤维素的高值化应用，而且提升导电基底的质量和品质。

Description

一种高性能导电纤维素膜的制备方法及其产品
【技术领域】
本发明涉及光电材料领域，具体涉及一种高性能导电纤维素膜的制备方法及其产品。
【背景技术】
随着现代科技的进步，电子设备的柔性化、可折叠化、可穿戴化已经成为未来电子技术的发展趋势。与传统电子器件相比，柔性电子设备以其独特的柔韧性和延展性使其在通信、信息、生物医药、机械制造、航空航天和国防安全等领域具有良好的应用前景。柔性透明导电薄膜是制备柔性电子器件的基础，因此也需要具备独特的性能，包括重量轻、可变形、不易碎、导电性能良好、光学透明度高、机械性能好、热稳定性和化学稳定性高等。
常见的柔性透明导电膜的基底有聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜、聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)等高聚物透明薄膜，这些薄膜具有质轻、超薄、柔韧性好等特点。但这些高分子有机聚合物难以回收重复利用或者自然降解，因此极易形成白色垃圾，会严重破坏生态环境，威胁人类生存。
为了实现资源的可持续发展，使用新型材料替代化石原料的需求已经迫在眉睫。纤维素作为廉价的天然高分子材料，具有来源范围广泛，可降解再生，绿色环保等优势，其制备的透明柔性纤维素膜基底越来越被广泛关注，其巨大的天然储量完全可以满足电子产品对导电薄膜基底的需求。
无机掺杂氧化物形成的导电材料具有高透光率，低电阻率以及优良的热学等优点，其可以和纤维素膜构建高透明度的导电基底，但掺杂氧化物构建的导电材料比较坚硬，缺乏柔韧性，无法构建柔性的导电基底及其柔性电子器件。掺杂氧化物直接沉积生长在柔性有机纤维素膜基底上难以形成与纤维素晶格匹配的结构，容易从纤维素基底上脱落，降低导电膜的性能。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题，在于提供一种高性能导电纤维素膜的制备方法及其产品，其在无机导电层和有机纤维素膜中***ZnO缓冲层可制备高柔性、高透明度和高电导率的的纤维素导电膜；该制备过程简单易控制，而且能够得到表面均匀的纤维素导电膜，不仅实现纤维素的高值化应用，而且提升导电基底的质量和品质。
本发明是这样实现的：
一种高性能导电纤维素膜的制备方法，所述方法步骤如下：
(1)取醋酸锌溶解在乙醇胺和乙二醇甲醚溶剂中，通过化学反应制备ZnO前驱体溶液，并将其旋涂于纤维素膜基底上；
(2)将旋涂有ZnO溶液的纤维素膜放置于干燥装置中干燥，得到纤维素-ZnO膜；
(3)以干燥的纤维素-ZnO膜为基底，并镀上一层无机掺杂氧化物导电层，即为高性能导电纤维素膜；
所述导电纤维素膜中纤维素-ZnO膜的厚度为10-350μm，所述无机掺杂氧化物导电层的厚度为10-350μm。
进一步地，步骤(1)中纤维素膜上旋涂的ZnO前驱体溶液为400-1000ml；旋涂层数有单层，2层，3层；旋涂方式有单层干燥后再旋涂、连续旋涂再干燥。
进一步地，步骤(2)中干燥方式有鼓风干燥箱干燥、真空干燥箱干燥、恒温室干燥、常温室内干燥。
进一步地，步骤(3)中所述无机掺杂氧化物导电层的导电靶材有铝掺杂氧化锌AZO、氧化铟锡ITO，并通过真空蒸镀技术制备无机掺杂氧化物导电层；所述真空蒸镀技术溅射导电层方式有单靶溅射、双靶溅射，其中单靶溅射时间为1h-3h；双靶溅射时间为0.5h-2h。
进一步地，一种高性能导电纤维素膜的制备方法所制备的高性能导电纤维素膜，所述高性能导电纤维素膜以纤维素膜为基底，所述纤维素膜基底上复合有ZnO缓冲层，所述ZnO缓冲层上镀有一层无机掺杂氧化物导电层。
本发明具有如下优点：
本发明通过在有机纤维素基底和无机掺杂氧化物中间构建可以与二者形成良好结合的缓冲层，从而构建柔性、透明的纤维素基导电膜。首先利用溶胶凝胶法在纤维素膜基底上生长ZnO前驱体，通过水解反应构建纤维素与ZnO的氢键网络体系，实现纤维素和ZnO之间的牢固结合。然后在ZnO缓冲层表面生长无机掺杂氧化物导电材料，基于无机ZnO和无机掺杂氧化物的晶格匹配性和良好的共混性，形成ZnO和无机掺杂氧化物之间的牢固结合，由此构建纤维素基底-ZnO缓冲层-无机导电材料的结构，最终实现高性能导电纤维素膜的高柔韧性、高稳定性。
即本发明在无机导电层和有机纤维素膜中***ZnO缓冲层可制备高柔性、高透明度和高电导率的的纤维素导电膜。该制备过程简单易控制，而且提升导电基底的质量和品质。
【具体实施方式】
本发明涉及一种高性能导电纤维素膜的制备方法，所述方法步骤如下：
(1)取醋酸锌溶解在乙醇胺和乙二醇甲醚溶剂中，通过化学反应制备ZnO前驱体溶液，并将其旋涂于纤维素膜基底上；
(2)将旋涂有ZnO溶液的纤维素膜放置于干燥装置中干燥，得到纤维素-ZnO膜；
(3)以干燥的纤维素-ZnO膜为基底，并镀上一层无机掺杂氧化物导电层，即为高性能导电纤维素膜；
所述导电纤维素膜中纤维素-ZnO膜的厚度为10-350μm，所述无机掺杂氧化物导电层的厚度为10-350μm。
步骤(1)中纤维素膜上旋涂的ZnO前驱体溶液为400-1000ml；旋涂层数有单层，2层，3层；旋涂方式有单层干燥后再旋涂、连续旋涂再干燥。
步骤(2)中干燥方式有鼓风干燥箱干燥、真空干燥箱干燥、恒温室干燥、常温室内干燥。
步骤(3)中所述无机掺杂氧化物导电层的导电靶材有铝掺杂氧化锌AZO、氧化铟锡ITO，并通过真空蒸镀技术制备无机掺杂氧化物导电层；所述真空蒸镀技术溅射导电层方式有单靶溅射、双靶溅射，其中单靶溅射时间为1h-3h；双靶溅射时间为0.5h-2h。
发明还涉及上述方法制备得到的一种高性能导电纤维素膜，所述高性能导电纤维素膜以纤维素膜为基底，所述纤维素膜基底上复合有ZnO缓冲层，所述ZnO缓冲层上镀有一层无机掺杂氧化物导电层。
下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1：制备高性能导电纤维素膜
步骤(1)、用移液枪量取400ml ZnO溶液并通过台式匀胶机2000转旋涂40s旋涂于纤维素膜表面；
步骤(2)、将旋涂有ZnO溶液的纤维素膜放置于80℃真空干燥箱干燥，得到80um厚纤维素-ZnO膜；
步骤(3)、所得80um厚的纤维素-ZnO膜置于磁控溅射腔体内，抽真空至2.5*10-4Pa，单靶溅射ITO靶材2h后，所得ITO导电层的厚度为270um，电阻为180Ω/sq，透明度为78％。该高性能导电纤维素膜经过50次、曲率半径为3mm的弯曲处理后其电阻仅仅增加1％。
实施例2：制备高性能导电纤维素膜
步步骤(1)、用移液枪量取600ml ZnO溶液并通过台式匀胶机2000转旋涂40s旋涂于纤维素膜表面；
步骤(2)、将旋涂有ZnO溶液的纤维素膜放置于80℃鼓风干燥箱干燥，得到200um厚纤维素-ZnO膜；
步骤(3)、所得200um厚的纤维素-ZnO膜置于磁控溅射腔体内，抽真空至2.5*10-4Pa，双靶溅射AZO靶材0.5h后，所得AZO导电层的厚度为210um，电阻为115Ω/sq，透明度为89％。该高性能导电纤维素膜经过100次、曲率半径为4mm的弯曲处理后其电阻仅仅增加0.1％。
实施例3：制备高性能导电纤维素膜
步骤(1)、用移液枪量取1000ml ZnO溶液并通过台式匀胶机2000转旋涂40s旋涂于纤维素膜表面；
步骤(2)、将旋涂有ZnO溶液的纤维素膜放置于恒温恒湿环境干燥，得到270um厚纤维素-ZnO膜；
步骤(3)、所得270um厚的纤维素-ZnO膜置于磁控溅射腔体内，抽真空至2.5*10-4Pa，单靶溅射AZO靶材3h后，所得AZO导电层的厚度为450um，电阻为145Ω/sq，透明度为75％。该高性能导电纤维素膜经过80次、曲率半径为2mm的弯曲处理后其电阻仅仅增加1.5％。
实施例4：制备高性能导电纤维素膜
步骤(1)、用移液枪量取800ml ZnO溶液并通过台式匀胶机2000转旋涂40s旋涂于纤维素膜表面；
步骤(2)、将旋涂有ZnO溶液的纤维素膜放置于常温环境干燥，得到300um厚纤维素-ZnO膜；
步骤(3)、所得300um厚的纤维素-ZnO膜置于磁控溅射腔体内，抽真空至2.5*10-4Pa，双靶溅射ITO靶材1h后，所得ITO导电层的厚度为230um，电阻为260Ω/sq，透明度为81％。该高性能导电纤维素膜经过200次、曲率半径为10mm的弯曲处理后其电阻仅仅增加3％。
本发明利用溶胶凝胶法在纤维素膜基底上生成ZnO非晶态缓层，通过水解反应构建纤维素与ZnO的氢键网络体系，实现纤维素和ZnO之间牢固地结合，然后在ZnO缓冲层表面生长无机掺杂氧化物导电材料，基于无机ZnO和无机掺杂氧化物的晶格匹配性和良好的共混性，形成ZnO和无机掺杂氧化物之间的牢固结合，由此构建纤维素基底-ZnO缓冲层-无机导电材料的结构，最终实现高性能导电纤维素膜的高柔韧性、高稳定性。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (5)

1.一种高性能导电纤维素膜的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：
(1)取醋酸锌溶解在乙醇胺和乙二醇甲醚溶剂中，通过化学反应制备ZnO前驱体溶液，并将其旋涂于纤维素膜基底上；
(2)将旋涂有ZnO溶液的纤维素膜放置于干燥装置中干燥，得到纤维素-ZnO膜；
(3)以干燥的纤维素-ZnO膜为基底，并镀上一层无机掺杂氧化物导电层，即为高性能导电纤维素膜；
所述导电纤维素膜中纤维素-ZnO膜的厚度为10-350μm，所述无机掺杂氧化物导电层的厚度为10-350μm。
2.根据权利要求1所述的一种高性能导电纤维素膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中纤维素膜上旋涂的ZnO前驱体溶液为400-1000ml；旋涂层数有单层，2层，3层；旋涂方式有单层干燥后再旋涂、连续旋涂再干燥。
3.根据权利要求1所述的一种高性能导电纤维素膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中干燥方式有鼓风干燥箱干燥、真空干燥箱干燥、恒温室干燥、常温室内干燥。
4.根据权利要求1所述的一种高性能导电纤维素膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述无机掺杂氧化物导电层的导电靶材有铝掺杂氧化锌AZO、氧化铟锡ITO，并通过真空蒸镀技术制备无机掺杂氧化物导电层；所述真空蒸镀技术溅射导电层方式有单靶溅射、双靶溅射，其中单靶溅射时间为1h-3h；双靶溅射时间为0.5h-2h。
5.一种高性能导电纤维素膜，其特征在于：所述高性能导电纤维素膜是基于权利要求1-4任一项所述的一种高性能导电纤维素膜的制备方法所制备的；所述高性能导电纤维素膜以纤维素膜为基底，所述纤维素膜基底上复合有ZnO缓冲层，所述ZnO缓冲层上镀有一层无机掺杂氧化物导电层。
CN202010894185.0A 2020-08-31 2020-08-31 一种高性能导电纤维素膜的制备方法及其产品 Pending CN112289500A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010894185.0A CN112289500A (zh) 2020-08-31 2020-08-31 一种高性能导电纤维素膜的制备方法及其产品

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010894185.0A CN112289500A (zh) 2020-08-31 2020-08-31 一种高性能导电纤维素膜的制备方法及其产品

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112289500A true CN112289500A (zh) 2021-01-29

Family

ID=74420839

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010894185.0A Pending CN112289500A (zh) 2020-08-31 2020-08-31 一种高性能导电纤维素膜的制备方法及其产品

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112289500A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140272397A1 (en) * 2011-10-26 2014-09-18 Inha-Industry Partnership Institute Zinc oxide-cellulose nanocomposite and preparation method thereof
CN105854949A (zh) * 2015-01-23 2016-08-17 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种纤维素/纳米氧化锌复合材料及其制备方法及应用
CN110724307A (zh) * 2019-09-10 2020-01-24 沈阳化工大学 一种柔性电导率稳定的可再生纤维素导电薄膜制备方法
CN111019180A (zh) * 2019-11-27 2020-04-17 福建农林大学 一种绿色环保透明导电纤维素膜的制备方法及其产品

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140272397A1 (en) * 2011-10-26 2014-09-18 Inha-Industry Partnership Institute Zinc oxide-cellulose nanocomposite and preparation method thereof
CN105854949A (zh) * 2015-01-23 2016-08-17 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种纤维素/纳米氧化锌复合材料及其制备方法及应用
CN110724307A (zh) * 2019-09-10 2020-01-24 沈阳化工大学 一种柔性电导率稳定的可再生纤维素导电薄膜制备方法
CN111019180A (zh) * 2019-11-27 2020-04-17 福建农林大学 一种绿色环保透明导电纤维素膜的制备方法及其产品

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘茜等: "纤维素/ZnO复合膜的制备及其性能研究", 《中国造纸》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102604334B (zh) 自支撑透明高导电pedot薄膜及其制备方法
CN109085204B (zh) 一种透明柔性湿度传感器及其制备方法
CN109867982B (zh) 一种低热膨胀系数和低逸散因子的液晶高分子复合材料及应用
CN108735349B (zh) 一种含离子液体的银纳米线透明导电薄膜及其制备方法
Liu et al. Transparent, smooth, and sustainable cellulose-derived conductive film applied for the flexible electronic device
TWI524824B (zh) 圖案化透明導體之製造方法
CN109081932B (zh) 一种高稳定性的柔性透明导电纤维素膜的制备方法及产品
CN111180112B (zh) 一种金属纳米线柔性导电薄膜及其制备方法
CN113161042A (zh) 一种基于银纳米线的羧甲基纤维素钠柔性透明导电薄膜的制备方法
CN112289500A (zh) 一种高性能导电纤维素膜的制备方法及其产品
CN108447617B (zh) 一种保护纳米银线透明导电薄膜的方法
CN111019180A (zh) 一种绿色环保透明导电纤维素膜的制备方法及其产品
CN102651251A (zh) 一种低温结晶ito透明导电薄膜及其制备方法
Dwivedi et al. Robustification of ITO nanolayer by surface‐functionalization of transparent biopolyimide substrates
KR100989409B1 (ko) 다층구조 플렉시블 투명전극 및 그 제조방법
CN114231903B (zh) 一种氧化铌/银纳米线双层结构柔性透明导电薄膜及其制备方法
CN104498916B (zh) 一种无电沉积制备掺铝氧化锌薄膜的方法
EP3695237A1 (en) Sensing film with an integrated structure
CN110580986B (zh) 一种银纳米线导电薄膜及其制备方法
CN103489505A (zh) 一种触摸屏用ito导电膜及其制备方法
CN109003889B (zh) 一种柔性基底上ii-vi族半导体薄膜的制备方法
JP2017188378A (ja) 有機導電膜およびその製造方法
CN113241211B (zh) 一种有机薄膜的制备方法
CN104124387A (zh) 柔性导电电极及其制备方法
CN108682479A (zh) 一种具有紫外过滤功能的柔性透明电极

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210129

RJ01 Rejection of invention patent application after publication