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碳纳米管基透明导电膜的制备方法汇怺/span>
2019/05/31 点击 9400 欠/span>

中国粉体网讯碳纳米材料基透明导电膜的透光及导电性能虽无明显优势,但其突出的化学稳定性、良好的基底贴合性、优异的机械柔性,以及可以大量制备并适合连续化制膜的优势使其在新型透明导电膜,特别是柔性透明导电膜研究领域仍占有重要的地位、/p>


碳纳米管基透明导电膜的制备方式主要分为干法和湿?种。干法是指直接通过化学气相沉积(CVD)生长碳纳米管薄膜或者由碳纳米管阵列拉成薄膜;而湿法是指将碳纳米管分散在合适的溶剂中,通过液相成膜的方法沉积在相应基底上、/p>


目前制备CNTs-TCF的方法较多,分为湿法和干法制备。湿法合成主要指采用CNTs均匀分散溶液进行薄膜制备,包含真空抽滤、浸涂、喷涂、旋涂、电沉积和喷墨打印等;干法制备包括气溶胶直接合成法,超阵列提拉法等。目前,快速高效、连续制备大面积柔性薄膜是CNTs-TCF制备发展的主要趋势、/p>


湿法制备


真空抽滤泔/p>


自从2004年Wu等报道了用抽滤法制备CNT-TCFs后,各种CNT-TCFs的制备方法迅速成为科研人员研究的热点。该小组用十二烷基磺酸钠(SDS)分散CNTs,然后通过真空抽滤的方法将CNTs均匀地沉积在滤膜上形成薄膜,洗去SDS,最后将形成的薄膜转移到透明基底上得到CNT-TCFs。根据这种方法可以在不同的基底上制备直径?0cm、兼具透光性及导电性的CNT薄膜?0nm厚薄膜的透光率可?0%,电阻率?0Ω/sq、/p>


浸涂泔/p>


浸涂法就是将基底浸入CNTs分散液中使CNTs吸附于基底上,待干燥后自然成膜。Andrade等以Hipco法和CVD法制备的单壁碳纳米管(SWCNTs)、双壁碳纳米?DWCNTs)和多壁碳纳米?MWCNTs)为原料,对比研究?种成膜方式(浸涂法、喷涂法、真空抽滤法和电沉积法),发现用浸涂法制得的薄膜相对较光滑、均匀;SWCNTs薄膜表现出最低的表面电阻,很有希望在太阳能电池方面得到应用、/p>


喷涂泔/p>


喷涂法是将CNTs分散液直接喷于基底上的工艺,成膜效率非常高,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、/p>


Tenent等采用超声波喷涂法制备出粗糙度小?nm的超平滑CNT-TCFs,非常适用于光电子器件。现在美国Eikos公司已经使用该方法实现了大规模商业生产,制备出大面积CNT-TCFs,导电率和透光性完全可与传统ITO媲美,显示出强大的生产效率、/p>


旋涂泔/p>


旋涂法是一种常用的有机薄膜成膜工艺,现在也常用于制备CNT-TCFs。将透明基底吸在高速旋转的转盘上,在转盘旋转的过程中将CNTs分散液滴在基底上,使溶液在离心力作用下在基底上铺展成膜,高效快捷,并可通过控制旋涂的转速和时间来控制薄膜厚度、/p>


旋涂法制备的薄膜非常均匀,且能达到很薄的程度。但是挥发性的溶剂在旋涂的过程中比较容易挥发、/p>


电沉积法


Andrade等经过比较几种成膜工艺指出,电沉积法是目前最有前途的成膜工艺,原因是电沉积法得到的薄膜均匀、光洁,并且可将CNTs牢牢地沉积下来,成膜速度快且可以重复利用,在需要将CNTs沉积在复杂形状的应用中显示出巨大的潜力、/p>


喷墨打印


2005年魏飞等用喷墨打印机将多壁碳纳米管分散液打印在纸上,得到了导电性能良好且与纸结合力牢固的碳纳米管膜。随后,喷墨打印技术由于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等优点,近几年来受到了广泛关注、/p>


干法制备


气溶胶直接合成法


Fraser等提出了气溶胶直接合成法,将气相沉积炉中生成的CNTs气溶胶打在透明聚合胶带上后有柱状瓦解为平坦的膜状,生成CNTs-TCF、/p>


该方法制得的CNTs-TCF的形貌及质量受到反应过程中诸多因素的影响,如化学气相沉积炉的温度、载气氢的流速、柔性基底的绕行速度等、/p>


气溶胶直接合成法制膜速度快,可以对膜的形态和线密度进行有效控制,同时避免了CNT分散液的制备,提高了膜的质量,简化了制备过程,但沉积膜的宽度受到反应炉出口处直径的限制,不能用于制备宽度较大的CNTs-TCF的制备、/p>


超阵列提拉法


超阵列提拉法利用CNTs的可伸展性,通过简单的工艺制作CNTs-TCF。超顺排碳纳米管阵列(SA-CNT)在经过退火处理后,CNT的阵列方向由垂直变为水平、/p>


超阵列提拉法与湿法合成法相比,工艺简单,CNT利用率高,费用低,成膜质量高,可用于工业化批量生产。但其对CNT阵列的质量要求比较高、/p>


参考来源:

宁静.基于碳纳米材料的柔性透明导电薄膜研究进展

于飞.柔性碳纳米管透明导电薄膜国内外研究进屔/p>

张静.碳纳米管透明导电薄膜制备技术的研究进展


(中国粉体网编辑整理/墨玉(/p>

注:图片非商业用途,存在侵权告知删除?/p>(来源:中国粉体网)


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