基于碳纳米材料的柔性透明导电薄膜课件.pptx
《基于碳纳米材料的柔性透明导电薄膜课件.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于碳纳米材料的柔性透明导电薄膜课件.pptx(51页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、第六章柔性透光薄膜,第六章柔性透光薄膜,引言,引言,难点:在柔性基板上制备机械性能出色的透明导电薄膜作为电极要求:具有较高的导电率具有较高的可见光透光率机械性能好可以在低温下制备与柔性基板有较好的附着力,难点:在柔性基板上制备机械性能出色的透明导电薄膜作为电极,透明导电薄膜:可见光范围内(=380780nm)有较高的透光率,导电性能优良(电阻率一般低于103cm)的薄膜材料。导电性:费米球附近能级分布密集,导带与价带间不存在带隙。透光性:禁带宽度大于光子能量 导电性 透光性,透明导电薄膜:可见光范围内(=380780nm)有较高的,透明导电薄膜主要有金属膜系、氧化物膜系、其它化合物膜系,高分子
2、膜系和复合膜系等。当前研究最为广泛的是金属膜系和氧化物膜系,其中氧化铟掺锡(ITO)一直是电子器件中的明星材料。,透明导电薄膜主要有金属膜系、氧化物膜系、其它化合物膜系,高分,发展历史,20世纪初在镉氧化物中发现导电性和透光性可以共存。60年代ITO材料70年代多层透明导电材料80年代掺杂氧化锌(Al doped ZnO)90年代TCO膜主要包括In、Sb、Zn和Cd的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料以及 TCO膜与金属的复合薄膜。至今寻找一种廉价、制备简便、取材广泛并且易于集成于柔性器件的透明导电薄膜。,发展历史20世纪初在镉氧化物中发现导电性和透光性可以共存。,基于碳纳米管的柔性导电薄膜,
3、碳纳米管透明导电薄膜因其优异的透光性、导电性和可挠性等方面被视为最有前景的ITO薄膜替代者。与其它替代者相比,其最具优势的地方在于其突出的化学稳定性、良好的基底贴合性、优异的机械柔性。,基于碳纳米管的柔性导电薄膜碳纳米管透明导电薄膜因其优异的透光,制备方法碳纳米管薄膜的制备方法主要分为湿法:分散到溶液中,沉积到基底上干法:转移方法,,制备方法,湿法制备真空抽滤旋涂法喷涂法浸涂法喷墨打印法电沉积干法制备:将碳纳米管阵列拉成薄膜,湿法制备,真空抽滤法采用该方法制备的碳纳米管薄膜可见光区域内透光率可达70%以上,红外近红外区域透光率高于90%,方阻于ITO数量级相当。优势:薄膜厚度均匀,导电性高,厚
4、度可控。劣势:难实现大面积成膜,真空抽滤法,旋涂法将碳纳米管分散液在离心力的作用下在透明基底上铺展成膜。优点:简单方便,高效快捷,可通过控制旋涂的时间和转速来实现膜厚控制缺点:对溶液的均匀性、稳定性、粘度和溶剂的挥发性有较高要求,且不适于大面积连续化制备,旋涂法,基于碳纳米材料的柔性透明导电薄膜课件,浸涂法(浸渍提拉法)将整个洗净的基板浸入预先制备好的溶胶中,然后以精确的控制的均匀速度将基板平稳的从溶胶中提拉出来,在黏度和重力的作用下,在基板的表面形成一层均匀的液膜 ,紧接着溶剂迅速蒸发,于是在基板表面的溶胶迅速胶化而形成一层凝胶膜。浸渍提拉法通常需要碳纳米管溶液对基底有良好的润湿性,因此,在
5、不能对碳纳米管溶液进行充分设计时,可优先对基底表面进行改性 。,浸涂法(浸渍提拉法),喷涂法将碳纳米管分散液直接喷于基底上,成膜效率高,可连续化制备,适合制备大面积薄膜,薄膜厚度可以通过控制喷涂流量、时间和溶液浓度进行良好控制。,喷涂法,Blackburn等人通过超声喷涂的方法,得到了10m范围内表面粗糙度小于3nm的大面积超平整碳纳米管薄膜,且方阻小于50/。研究表明经过特殊处理,碳纳米管薄膜能够在水中自然脱离基底,形成20150nm厚的独立膜,并可转移至其他柔性基底上。,Blackburn等人通过超声喷涂的方法,得到了10m范围,线棒涂膜法这是一种最简便的涂布方法,采用该方法得到碳纳米管薄
6、膜的方阻约为100/,可见光透光率约为70%。通过调配适合的表面活性剂,不仅有利于涂膜过程,还对薄膜的光电性质有重要的调节作用,线棒涂膜法,喷墨打印法喷头从微孔板上吸取探针试剂后移至处理过的支持物上,通过热敏或声控等形式的喷射器动力把液滴喷射到支持物表面。优点:不需经过光刻就能制备出各种复杂图案,并且对材料的利用率高。可以制备具有图形的碳纳米管电极。,喷墨打印法,以上湿法制备碳纳米管薄膜的关键在于碳纳米管的分散问题,其决定着膜后期的成膜质量以及最终膜的透明性。由于碳纳米管直接范德华力作用而倾向于聚集,分散剂的选择至关重要。通常方法以水为溶剂,通过表面活性剂或聚合物来改善分散效果。但需要后处理,
7、消除表面活性剂的影响。,以上湿法制备碳纳米管薄膜的关键在于碳纳米管的分散问题,其决定,干法制备干法制备技术在获得碳纳米管薄膜的高电导性和高透光率方面具有更为出色的潜在表现。目前较为成熟的方法是从“超顺排”(super aligned arrays)的碳纳米管阵列直接拉出线,拉出的线放大后成为一层由很多几百纳米粗的细丝平行排列的很薄的膜。该方法生产率较快,1cm宽的薄膜生产速率可达7m/min,与商业毛纺织品的生产速率相当。,干法制备,基于卷对卷技术的制备,基于卷对卷技术的制备,直接生长法浮动剂催化化学气相沉积,可以直接生长出自支撑的单壁碳纳米管薄膜。另外,采用平版印刷技术将催化剂压到基底的特定
8、区域上,并直接生长出碳纳米管网络。,直接生长法,碳纳米管薄膜主要缺陷:碳纳米管交织形成的孔洞不仅影响薄膜的导电率,且当其作为电极时,与活性层接触较差,影响载流子的输运和复合附着力差,容易脱落碳纳米管网状膜容易形成光散射,使器件发光集中度降低,影响顶发射亮度,碳纳米管薄膜主要缺陷:,材料改性:1)掺杂2)复合复合是一种很好的提升性能的手段。,材料改性:,碳纳米管/石墨烯复合薄膜石墨烯优点:电子迁移率高,高柔韧性,高化学稳定性和可见光范围内的高透光性石墨烯缺点:化学气相沉积得到的石墨烯,由于大量缺陷和晶畴边界的存在,难以同时获得高可见光透光率和高电导性;还原氧化石墨烯,导电性能不足。石墨烯与碳纳米
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 纳米 材料 柔性 透明 导电 薄膜 课件
链接地址:https://www.31ppt.com/p-1717612.html