论文部分内容阅读
生物医疗、光电能源、可植入、可穿戴器件等已成为时下最热门的研究趋势,导电基底材料作为这些器件的基础,在研究中起着重要的作用。基于丝素基底的电极材料少有报道,缺乏广泛研究。为此,本文以丝素为基底材料,制备了具有一定柔性、高透光性的导电复合薄膜材料。本文研究了丝素基柔性透明导电薄膜的制备方法与粘结机理,使用溅射、旋涂、转移等方法制备导电层,两种材料界面间的作用使导电层粘结在丝素薄膜的表面,从而形成复合导电薄膜。主要制备了纳米金/丝素复合薄膜、石墨烯/丝素复合薄膜、银纳米线/丝素复合薄膜(AgNWs-SF)等三种丝素复合导电薄膜,测试了柔性导电薄膜的透光性与导电性。其次,对其中性能较优的AgNWs-SF的形貌特征、强力、耐热、透光、导电、弯曲等性能进行了测试分析。AgNWs-SF透光率优于80%(可见光范围内),方块电阻优于16Ω/sq,热分解温度为270℃,断裂应力为70-80 MPa,断裂伸长为3-4%,弯曲百余次后,弯曲刚度下降31%,方块电阻并没有明显的损失。其优异的性能归功于银纳米线之间交错成网,相互串并联的结构特征,同时离子溅射铂金层也保障了纳米线之间的良好接触。最后,使用AgNWs-SF成功制备了一系列应用器件:①制备了LED光带,说明其导电效果良好,可以作为连接导电应用的媒介,可作为将来可穿戴设备、植入材料的导电材料;②与真丝织物制备成为导电复合织物,使真丝织物在具有高透光率的同时保证了导电性,也增加了薄膜的强力。这使得传统真丝纺织品可以方便地制备成触摸屏、可穿戴导电织物电子材料;③利用其作为染料敏化太阳能电池(DSSCs)的对电极,测试光电效率为0.2%。由于其不耐电解质,以及体系不兼容等问题,并没有发挥AgNWs-SF最大优势;④利用AgNWs-SF制备了有机太阳能电池(OPV),最终得到了6.4%的光电转换效率,较接近在ITO玻璃上的8.2%,这是有机光电领域的一次初探,也是首次使用丝素制备的有机太阳能电池。这些应用充分证明了使用AgNWs-SF作为应用器件的可行性,也为今后进一步研究可植入体内的太阳能电池打下基础。