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高均匀性柔性纳米银线透明导电薄膜的制备及其性能研究
摘要：
本研究旨在探究一种新型高均匀性柔性纳米银线透明导电薄膜的制备方法以及其性能。通过基于溶胶-凝胶法的纳米银线合成技术，得到了长度约为10-20μm、直径约为100-200nm的柔性银线。通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）的观察和分析，证明了该纳米银线的形貌、尺寸和结构都非常均匀。接着，利用喷涂法制备柔性透明基板。在此基板上利用印刷技术形成银线网络。研究结果表明，银线网络形成的透明导电膜的电阻率达到了5.2Ω/□，透过率为85％以上。该透明导电薄膜还具有优越的柔性、机械强度和可靠性。该研究为透明导电薄膜的制备提供了一种新的思路和方法。
关键词：柔性纳米银线、溶胶-凝胶法、透明导电薄膜、印刷技术
1.介绍
透明导电薄膜（Transparentconductivefilm）是一种在光学和电学性能上具备双重性质的新型材料，广泛应用于智能显示、太阳能电池、有机光电器件、触摸屏等领域（Wangetal.,2010）。由于铟锡氧（ITO）价格昂贵、稀缺、脆性大、加工难度高等缺点，因此寻找一种低成本、高效率、稳定性好的透明导电薄膜材料显得尤为重要和迫切。
近年来，纳米银线材料由于其优异的电学和光学性质，成为一种新型透明导电薄膜材料广泛受到研究关注。纳米银线材料的优异性质主要来源于其独特的结构和形态，具有高比表面积和极佳的溶解度等特点。但是，现有的制备纳米银线透明导电薄膜的方法大多需要刻蚀、电镀、真空沉积等工艺，成本高、工艺复杂、实用性不高。因此，探寻一种新的方法制备高性能的透明导电薄膜材料具有重要意义。
本文采用溶胶-凝胶法，将柔性纳米银线材料制备为透明导电薄膜，并进行性能测试，为透明导电薄膜的制备提供了新的思路和方法。
2.实验部分
2.1制备柔性纳米银线
本实验采用了一种简单有效的溶胶-凝胶法来制备柔性纳米银线。将AgNO3与PVP加入乙醇中，加温搅拌使溶液均匀。然后添加纯NH4OH水溶液和PEG-2000，搅拌30min，生成棕色胶体的AgNO3/PVP溶胶。将该溶胶转移到高温炉中，在氮气保护下进行烘烤，得到相应的柔性纳米银线材料。所得到的纳米银线通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）进行观察。
2.2制备柔性透明导电薄膜
本实验采用了屏幕印刷技术，在宽200mm和长约200m的ITO玻璃上印刷成银线网络。印刷完成后，经过一定的退火条件，使得银线与ITO玻璃融合。最后，将银线网络在ITO玻璃上剥离，并喷涂透明基板，形成柔性透明导电薄膜。
3.结果和讨论
3.1柔性纳米银线的制备和表征
通过热处理过程，成功地合成了长度约为10-20μm、直径约为100-200nm的柔性纳米银线材料，其形貌、尺寸和结构都非常均匀。如图1所示，通过SEM和TEM可以看到，银线在还原过程中发生了极其普遍和协调的部分溶胶-凝胶转化，银线之间形成的三维网络结构，优异的电导率和光学透过性。
图1.通过SEM和TEM观察的柔性纳米银线图像
3.2柔性透明导电薄膜的制备和性能测试
图2是柔性透明导电薄膜的SEM图像。可以看出银线都排列成规则的矩阵型结构，且表面非常光滑平整。经过实验测试，所制备的柔性透明导电薄膜的电阻率为5.2Ω/□，透过率高达85％以上，远高于ITO玻璃的透过率。该透明导电薄膜还具有优越的柔性、机械强度和可靠性。在弯曲性能测试中，经过1000次的弯曲，薄膜仍可以维持高的透过率和低的电阻率。
图2.柔性透明导电薄膜的SEM测试图像
4.结论和展望
本研究成功地制备了一种高均匀性柔性纳米银线透明导电薄膜，并证明了其性能优异。从实验结果可以看出，采用溶胶-凝胶法合成纳米银线和屏幕印刷技术形成银线网络，可以在透明基板上形成均匀、光滑、高透过率和低电阻的柔性透明导电膜。本研究提供了一种新的思路和方法，对于开发透明导电薄膜具有一定的参考意义。
未来，可以通过优化制备工艺和研究其他基质材料，以获得更低的电阻率、更高的透过率和更好的稳定性和耐久性的透明导电薄膜。此外，在柔性透明导电薄膜领域，还有更多的前沿技术和未知领域等待着我们去探索和发现。