【摘 要】
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作为电子器件的关键部件之一,铜纳米线透明导电薄膜在航天、军事、制造业、消费电子等领域具有广阔的应用前景.但是,目前铜纳米线在墨水中分散性低,导致利用其制备的透明导电
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作为电子器件的关键部件之一,铜纳米线透明导电薄膜在航天、军事、制造业、消费电子等领域具有广阔的应用前景.但是,目前铜纳米线在墨水中分散性低,导致利用其制备的透明导电薄膜的均匀性较差,阻碍了铜纳米线的实际应用.针对该瓶颈性问题,本论文提出了一种铜纳米线分散机制,实现了铜纳米线在水中的高分散,研究了铜纳米线表面电荷和水中分散电荷对铜纳米线分散的影响,并在铜纳米线透明导电薄膜制备方面取得了突破,利用薄膜实现了在有机太阳能电池和有机发光二极管(Organiclight-emitting diode,OLED)两种有机光电子器件的应用.研究工作从以下3个方面着手: 1、首先研究了铜纳米线的制备工艺,实现了直径为60nm、长度为50μm的铜纳米线的批量制备.在此基础上,探讨了电荷调节剂与铜纳米线之间的键合强度、单位电荷调节剂的电荷量、电荷调节剂的数量的改变对墨水中电荷分布和电荷量的影响,研究了墨水中电荷分布和电荷量对铜纳米线分散的影响,提出了铜纳米线的弱电场平衡分散机制.结果表明,铜纳米线的分散是由表面电荷(驱动力)和水中电荷(阻力)协同决定的,适量的表面电荷能够提供足够的铜纳米线分散力,从而提高墨水中铜纳米线的分散性. 2、采用2-巯基乙醇作为铜纳米线电荷调节剂,实现了铜纳米线的高分散.测试结果表明,铜纳米线的表面电位高达-45.66mV,30小时静置后的Turbiscan稳定性指数低至0.69,抗氧化性显著提升,解决了铜纳米线透明导电薄膜制备与应用的难题,使铜纳米线薄膜的制备取得了突破. 3、利用制得的高分散性的铜纳米线墨水,制备了低方阻(65.7±2.5Ωsq-1)、高透过率(92%)、低表面粗糙度(1.81nm)、大面积(23×23cm2)的铜纳米线透明导电薄膜,作为正极分别研制成功了有机太阳能电池和OLED两种有机光电子器件.测试结果显示,两种器件的性能可与ITO作为正极的器件性能相媲美.这说明本论文所制得的铜纳米线墨水和透明导电薄膜满足实际应用的要求. 综上所述,本论文提出了一种铜纳米线分散机制,制备了高分散性的铜纳米线墨水和透明导电薄膜,并应用于有机光电子器件,该工作为铜纳米线墨水的量产打下了基础.
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