多功能PC基银纳米线透明导电薄膜的制备及稳定性研究

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聚碳酸酯(PC)综合性能优异,在空天、国防等战略领域透明件的应用正逐渐深化。在兼顾光学及力学性能的基础上,表面涂层可赋予PC更多的功能,如导电涂层可用于透明电极、电加热、电磁屏蔽等。银纳米线(AgNWs)作为一种新型透明导电材料,具有高电导率,高透明性和高长宽比,广泛应用于透明导电膜等领域,在透明聚合物基导电功能涂层方面也极具应用价值。然而,PC表面活性基团少,亲水性差,不利于AgNWs在其表面的分散和粘附,且AgNWs高接触电阻的问题也需要解决。本文以PC为基材,AgNWs为导电材料,结合基材亲水层改性和真空热压工艺(VHE),制备了PC/AgNWs透明导电薄膜,并研究了其在复杂环境下的稳定性,探讨了电加热及电磁屏蔽功能。主要内容如下:(1)探究了聚多巴胺(PDA)改性时间、AgNWs旋涂层数及真空热压工艺对PDA@PC/AgNWs透明导电膜光电性能及稳定性的影响。结果表明:PDA丰富的羟基、氨基等官能团增加了PC的亲水性,改善了AgNWs在基材表面的分散;真空热压工艺使AgNWs之间的搭接点产生焊接,在不影响薄膜透光性的基础上,有效降低了AgNWs的接触电阻。不仅如此,真空热压工艺可将AgNWs导电网络半嵌入PC基材中,提高了AgNWs与基材的界面结合,使得薄膜分别在168 h的水热老化及紫外辐照等环境下仍能保持良好的导电性,在胶带剥离100次和机械弯曲2000次以上仍保持优异的稳定性。这些特性使得所制备的PC基AgNWs透明导电薄膜具有在复杂使役条件下的应用潜力。(2)使用单宁酸(TA)对PC进行表面改性处理,结合真空热压工艺,制备了高透明、高导电和高稳定的TA@PC/AgNWs导电薄膜。TA的高透光性和丰富的亲水基团,使得该薄膜具有高的透光性(82%),并改善了导电网络在基材表面的分散,进一步的真空热压可将薄膜电阻降低至11.2(?)/sq。在电加热功能方面,该薄膜能在5 V直流电压下,仅经过25 s升温至55 oC,具有较快响应时间,且温度分布均匀,表现出良好的除雾性能;在电磁屏蔽方面,单周期薄膜在X波段(8.2~12.4 GHz)的屏蔽效果约26.8 d B;通过制备多周期薄膜,其屏蔽效能则提高至41 d B,且在循环弯曲1000次后仍保持90%的电磁屏蔽效能。
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