银纳米线的制备及其在柔性导电膜中的应用

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银纳米线(Ag NWs)不仅具有良好的导电性能,而且由于其表现出的小尺寸效应、量子效应、高比表面效应而具有独特的光学、电学、生物学等特性,近年来引起研究者们广泛的关注。随着电子产品朝小型化、轻便化和薄型化方向的发展,以及越来越多柔性电子设备的问世,传统硬质衬底材料的透明导电膜的应用受到了很大的限制。本文将银纳米线和传统聚合物结合,制得的柔性导电膜,不仅具有了传统导电膜的导电性和透光性,也具有了聚合物特有的柔韧性,表现出替代传统硬质导电膜的良好潜力。本文采用多元醇还原法制备得到具有高长径比的银纳米线,研究了银纳米线的生长过程以及生长机制。并探讨了不同制备工艺参数对银纳米线的影响,重点研究了反应气氛、还原剂种类、Ag NO3的浓度、PVP的分子量及其与Ag NO3的浓度比、成核控制剂、反应温度和时间等工艺参数对银纳米线形貌和结构的影响,得到了乙二醇体系下制备银纳米线的最佳实验方案。本文对所得银纳米线的形貌和结构进行了系统的表征。研究表明,产物为具有面心立方结构的纯金属银,结晶度好且尺寸形貌均匀,长度为15-20μm,直径在60-80 nm。按此方案进行放大制备,得到的银纳米线形貌尺寸良好,可见该方案稳定高,可重复性强,具有量产的可能。本文选用三种不同基底材料制备银纳米线柔性导电膜:转移法制备了Ag NWs-PVA膜,喷涂法制备了Ag NWs-PET膜,真空过滤法制备了Ag NWs-MCE膜。详细研究了不同工艺过程的影响,并对比三种柔性导电膜的光电性能、柔性以及表面粘附力。三种导电膜柔性比较好,其中Ag NWs-PVA膜和Ag NWs-MCE膜光电性能优异,粘附力强,但是受环境因素的影响较大。Ag NWs-PET膜性能稳定,有良好的光电性能,但是膜表面的粘附力较差。喷涂法制备柔性导电膜具有低成本、大面积、高效率等特点,如果能够进一步提高Ag NWs在PET基材上的粘附力,将有望实现更广阔的应用。
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