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柔性透明导电薄膜技术进展研究及对深圳产业发
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摘要：0 引言 透明导电薄膜是一种兼具良好导电性、高光学透过率的薄膜，其在触控屏、显示器、太阳能电池等领域都有巨大的市场需求。近年来，柔性电子组件蓬勃发展，柔性透明导电薄膜
0 引言
透明导电薄膜是一种兼具良好导电性、高光学透过率的薄膜，其在触控屏、显示器、太阳能电池等领域都有巨大的市场需求。近年来，柔性电子组件蓬勃发展，柔性透明导电薄膜因具有可折叠、重量轻、不易碎、便于运输等优点，可广泛应用于光电领域，而成为近年来透明导电薄膜研究的新方向。
1 柔性透明导电薄膜研究进展
光电产业对透明导电薄膜的开发与市场需求一直在不断增长，在现有触摸屏市场，主流的透明导电薄膜采用的是氧化铟锡（ITO，由In2O3和SnO2复合而成），但ITO不能弯曲、折叠，否则会失去其导电性。研发新型柔性透明导电薄膜取代ITO始终是材料研发人员的热门议题，预计到2022年时，取代ITO的新型柔性透明导电薄膜市场将超过百亿美元。现阶段已研发的替代ITO的材料包括碳纳米管、石墨烯和银纳米线等。
1.1 碳纳米管透明导电薄膜
近年来，碳纳米管展现出优异的电学、光学、力学和热学性质，碳纳米管透明导电薄膜作为一种新型高导电性电子材料而被广泛地研究。与传统透明导电材料ITO相比，碳纳米管具有抗弯折性更好、生产工艺简单、成本低廉的优点，因此存在取代ITO的可能性。Yu Zh B等使用碳纳米管-聚合物复合电极来制备可拉伸聚合物发光器件，该装置不含金属，且可线性拉伸至45%应变而仍具有良好的导电性能，表明该器件的每个部分都是可伸缩的，即碳纳米管可用于制备可拉伸的柔性透明导电薄膜。Liu K等采用阵列碳纳米管直接拉丝法制备透明导电碳纳米管薄膜，研究发现通过改变催化剂膜的厚度，可以很好地控制超顺排碳纳米管阵列的管径分布，并可以根据生长时间来调整碳纳米管阵列的长度；进一步的研究表明，可通过碳管直径、碳管长度来调节碳纳米管阵列的物理性能，如电输运、光透射率和光发射性能等。范守善院士课题组同样用阵列拉丝的方法制备出碳纳米管透明导电薄膜，当薄膜伸长率为60%时，可见光透光率为约85%，表面电阻率约为1.6 kΩ。但是，碳纳米管薄膜的导电性、透光率仍并不理想，难以满足触摸屏使用要求。
1.2 石墨烯透明导电薄膜
除了1991年发现的碳纳米管，还有2004年首次发现的石墨烯，尤其是单片层的石墨烯被认为是制备柔性透明导电薄膜的潜力材料之一。闵永刚等采用Langmuir-Blodgett组装技术来实现柔性石墨烯透明导电薄膜的制备，通过对经典Hummers法的改进制备出氧化石墨烯，然后将氧化石墨烯薄片通过Langmuir-Blodgett技术组装后形成了边缘连接和片层堆叠的结构，接着用碘化氢(HI)低温蒸汽还原，获得优质的还原氧化石墨烯薄膜，得到了波长在550nm处的透光率为82.69%，表面电阻率为471Ω的优质透明导电薄膜。史永胜等采用液相剥离法，以石墨粉末为原料，在有机溶剂中直接超声剥离，通过高速离心后得到质量较高的石墨烯分散液，利用喷涂法，在聚对苯二甲酸乙二酯（PET）柔性基底上制备石墨烯透明导电薄膜，该薄膜波长在550nm处的透光率为81%时，表面电阻率为172Ω。但是采用石墨烯制备透明导电薄膜存在以下缺点：无法满足触摸屏对导电性和透光性的要求，只能制备小面积的透明导电薄膜，工艺过于复杂。
1.3 银纳米线透明导电薄膜
银纳米线的制备是1989年由Figlarz研究小组发展出来的，Figlarz采用多元醇还原金属的硝酸盐制备金属纳米颗粒；而后，不同形貌银纳米线的合成及其透明导电薄膜的制备成为纳米材料研究的热点。现阶段，银纳米线透明导电薄膜的制备和应用研究已取得较大进展。
Shi H-Y等通过较好的控制条件，合成了长度为20～30μm，直径为80～100 nm的较长银纳米线，同时利用油-水-空气三相界面，第一次通过自组装过程得到了一个宏观尺度上的紧密排列的独立的银纳米线薄膜。Hu L等使用线棒刮涂的方法在柔性基底PET表面制备了较大面积的银纳米线涂层，涂层透光率为80%且表面电阻率为8Ω。Madaria A R等研究了银纳米线在触摸屏上的应用，使用喷涂的方法将银纳米线涂覆于一定形貌的模板上，并利用膜转移的方法将银纳米线转移至柔性基底PET表面，可得到透光率为85%及表面电阻率为33Ω的涂层，并且该涂层在弯折角度为160°时仍具有良好的导电性。他们还将银纳米线应用于触摸屏导电层做了演示，结果表明银纳米线涂层有望于替代现阶段触摸屏技术中的ITO涂层。Lee J-Y等的研究表明银纳米线的接触电阻为1Ω。Stahl H等的研究表明单壁碳纳米管间的接触电阻约为50 KΩ。Barnes T M等的研究表明，银纳米线比碳材料更容易达到兼具良好光学、电学综合性能的要求。
文章来源：《产业与科技论坛》 网址: http://www.cyykjltzz.cn/qikandaodu/2021/0224/1162.html
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