【摘 要】
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柔性光电器件的发展对透明导电薄膜（Transparent conductive film,TCF）进一步提出了可弯折、可拉伸的要求。采用低成本的溶液加工方法制得的银纳米线（AgNW）渗流网络表现出高导电性、高透明性和可拉伸性,被认为是替代刚性的铟锡氧化物（ITO）透明电极的理想材料。但由于AgNW与柔性/可拉伸透明基底的模量差异较大和界面作用力弱,在机械变形特别是拉伸变形下AgNW易滑移或从基底脱
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柔性光电器件的发展对透明导电薄膜（Transparent conductive film,TCF）进一步提出了可弯折、可拉伸的要求。采用低成本的溶液加工方法制得的银纳米线（AgNW）渗流网络表现出高导电性、高透明性和可拉伸性,被认为是替代刚性的铟锡氧化物（ITO）透明电极的理想材料。但由于AgNW与柔性/可拉伸透明基底的模量差异较大和界面作用力弱,在机械变形特别是拉伸变形下AgNW易滑移或从基底脱落,导致TCF的导电性被破坏。这使得制备兼具高导电性、高拉伸稳定性和透明性的TCF仍存在许多挑战。本论文围绕制备基于AgNW的可拉伸透明导电薄膜展开研究,通过对透明弹性基底的表面改性以及AgNW透明导电网络的可拉伸结构与性能调控,提高AgNW与基底的界面相互作用,研制具有高拉伸稳定性的TCF,并探讨其结构与性能的关系。针对AgNW与透明弹性基底聚二甲基硅氧烷（PDMS）的界面作用力问题,采用等离子体和化学改性表面处理方法有效提高基底表面的亲水性。研究发现,二烯丙基二甲基氯化铵聚电解质（PDDA）对PDMS表面亲水性作用效果最佳;且通过调控PDDA溶液浓度,可以提高制备的AgNW-PDMS可拉伸透明导电薄膜的综合性能。当浓度为1.5mg/m L时,AgNW-PDMS薄膜方阻达4.4Ω/sq、透光率达82%,品质因数Fo M值高达408;并具备5%拉伸应变的导电稳定性,100次拉伸-回复循环后,电阻变化率约为7.7。研究表明,带正电荷的PDDA与带负电荷的AgNW表面及等离子体处理的PDMS基底之间形成了静电相互作用。采用静电纺丝技术制备聚乙烯吡咯烷酮（PVP）纤维网络,再通过喷涂加工方法在纤维网络上负载AgNW,制得PDMS-PVP-AgNW可拉伸透明导电薄膜（PPA STCF）。利用等离子体处理PDMS基底,有效减弱“咖啡环”效应,且不影响PPA STCF的透光率;等离子体处理10 min,PPA STCF的方阻由11.8Ω/sq减小至2.7Ω/sq,透光率保持≈66%。对PPA STCF的拉伸性能研究表明,样品在5%拉伸应变下100次拉伸-回复循环后,电阻变化率仅为0.4;在10%应变下经100次拉伸循环后电阻变化率为30。说明PVP纤维网络形成界面层,增强了AgNW与PDMS的相互作用,使得PPA STCF具备10%拉伸应变的导电稳定性。为进一步提高TCF的拉伸导电性,使用静电纺丝技术制备了聚氨酯/聚乙烯吡咯烷酮复合弹性纤维网络（ENF）,与AgNW透明导电网络层叠贴合,制得的PDMS-AgNWENF可拉伸透明导电薄膜（PAE STCF）方阻可达5.6Ω/sq,透光率为60%,且在15%拉伸应变下100次拉伸-回复循环后,电阻变化率仅为4,表现出较高的拉伸稳定性。研究表明,ENF网络作为本征可拉伸的封装层,能加强AgNW之间及其与PDMS基底之间的相互作用,显著减少AgNW在拉伸过程中的滑移、断裂或脱落。将PAE STCF应用于透明薄膜加热器中,样品在9 V输入电压下,100 s内升温至60℃后保持稳定,并具备快速反应和良好的可重复性。
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