本發明專利技術提供了一種碳納米材料/金屬納米材料復合納米油墨，由溶劑，添加劑，碳納米材料，金屬納米材料組成；其特征在于：溶劑可包括水、醇類有機溶劑(乙醇(酒精)，異丙醇，正丁醇等)、脂類有機溶劑(醋酸乙酯，醋酸丁酯，醋酸乙丙酯等)、苯類有機溶劑(甲苯，二甲苯等)、酮類有機溶劑(環己酮，丙酮，甲乙酮、丁酮等)、添加劑包括表面活性劑，pH值穩定劑，消泡劑，稀釋劑，增強劑等；碳納米材料，包括單層碳納米管，雙層碳納米管，多層碳納米管，石墨烯；金屬(銅，銀，金，鉑，鎳等，還可以包括其所述的合金納米材料及ITO金屬復合納米材料等)納米材料，進一步包括金屬納米顆粒，金屬納米線或金屬納米管；納米油墨組份必須包括一種碳納米組分和一種金屬納米組分，比如單層碳納米管和銅納米線復合油墨，雙層碳納米管和銀納米線復合油墨，單層碳納米管和銀納米顆粒復合油墨等一切可能的組合，其組份根據具體應用是可調的，可以通過不同的電子印刷工藝在不同的基體上形成復合納米導電薄膜。該油墨可應用在柔性基體材料的印刷中，以便制備成柔性導電薄膜。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及油墨領域，是一種基于納米材料制備的導電油墨。
技術介紹
透明電極簡單來說一是要能夠導電，二是要能夠透光。國際上透明電極的市場前景廣闊，更進一步說透明電極也不單單被廣泛用于觸摸屏，在不久的將來他還會在平板顯示，LCD，有機LED(OLED)照明，太陽能電池等領域有更廣泛的應用。目前被廣泛使用的透明電極材料是ITO(氧化銦錫)。ITO作為透明電極材料具有比較明顯的優點，即透明度高，導電性好，在許多應用中呈現出較高的性能。目前ITO透明電極的主要制備方法是真空蒸鍍工藝，其工續復雜，設備及其運行成本昂貴，而且不適合大的尺寸的制造。新一代光電器件除了需要好的導電透明性能外，還需要具有抗彎曲性能，質量輕，價廉，并與已有的大規模制備技術匹配等。目前，國際上正出現替代ITO的新型透明電極材料并逐步走向實用化。簡單來說，新型的透明電極材料除了要導電好，透明度高外， 還有具備以下幾個特點柔軟及彎曲性出色；色調好；制備成本低；基材選擇自由度高。這些材料主要是銀納米線，碳納米材料(碳納米管，石墨烯)，導電高分子材料等。使用新型的透明電極材料可以提高產品的附加值，大大降低產品成本，并能提高產品的性能。近幾年來，碳納米管，石墨烯在透明電極上的應用得到了很多的重視。碳納米管是一維納米管狀結構，其導電性能能夠與金屬銅媲美，理論和實驗證明碳納米管的導電性能達到^OOOOScm' 而且其機械性能優異，化學穩定性和熱穩定性好。由碳納米管組成的二維薄膜在厚度 10-100納米范圍時，具有較高的導電性和透光率，可以作為取代ITO的透明電極。常用的碳納米管有單層碳納米管和雙層碳納米管，而雙層碳納米管具有較高的綜合光電性能。最新研究證明由CVD方法制備的大面積石墨烯材料具有優異的透明電極光電性能，具有很好的應用前景。目前國 際上研發另一個比較具有前景的透明電極材料之一是銀納米線。銀納米線是一種新型的一維納米材料(圖5)。它具有優異的導電性和導熱性。銀微米及納米粉體材料在半導體行業中應用很廣，常用它制備成電子，光電子，電化學，以及機電器件的膠粘劑。而銀納米線的發現更加拓寬了銀這種貴金屬的應用。由于它的優異的導電性和一維納米線的特征，可以很容易的制成導電薄膜，不僅具有低填充，高導電的特點，而且這種薄膜的柔性和高透明性是普通銀粉無法實現的。但銀納米線也有些缺點，如比較容易氧化，其化學穩定性差。實際操作中在銀納米線薄膜表面還有覆蓋一層保護層。綜合而言，ITO電極存在著易碎的缺點，因而不能用來生產柔性屏幕。同時它的生產過程效率不高，價格也相當昂貴，在需求量不斷增加的今天價格更是不斷上漲。銀納米導線作為透明導體性能良好，國內外已有銀納米導線的生產和應用專利注冊。但是，銀與銦類似，它們稀少且昂貴，研制生產的產品成本很高。近期，國內外研究人員正大力改善碳納米管(CNT)的性能和薄膜涂覆工業的而研究，但至今還沒有取得突破性進展。實際生產中，還是有很多技術難題需要攻克。應用到實踐還得假以時日。另一種金屬銅，其存儲量比銦豐富上千倍，銅也可以制備成納米顆粒或納米線。銅納米導線的導電性能優于碳納米管，同時比銀納米導線要廉價許多。銅納米導線價廉且性能良好的事實使得其成為非常有希望解決難題的材料。附圖說明圖1由碳納米管和金屬納米顆粒復合納米油墨印刷成的復合透明電極結構示意圖圖2有碳納米管和金屬納米線復合納米油墨印刷成的復合透明電極結構示意圖圖3由石墨烯和金屬納米顆粒復合納米油墨印刷成的復合透明電極結構示意圖圖4由石墨烯和金屬納米顆粒復合納米油墨印刷成的復合透明電極結構示意圖
技術實現思路
本專利技術提出了一種新型復合納米油墨的概念，通過把碳納米材料(碳納米管和石墨烯)以及金屬納米材料(金屬納米線及金屬納米顆粒)制備成復合油墨，以用于透明電極等的應用。本專利技術還涉及了一種新型復合透明電極的概念。這種新型的復合透明電極秉承了碳納米材料和幾種優質金屬納米透明電極材料性能優點，并克服了其中一些性能、成本的制約和缺陷，能真正意義上研制開發出質優價廉，生產簡單，并能大批量推廣的復合透明電極。利用本專利技術的復合納米油墨制備的新型復合透明電極將具有以下的優勢具有更好的抗柔性比如碳納米管和銅納米線的柔韌性能好,而ITO比較脆，折疊時容易產生裂紋，降低導電性能。通過碳納米管銅納米線的復合，可以增強整透明電極的柔韌性。提高導電膜與基體的機械結合力復合透明電極可以提高與基體的結合力，并提高器件的性能。具有更高的導電性能眾所周知，透明電極的導電性能用方塊電阻表征。方塊電阻值越低，導電性越好。例子之一(100)的碳納米管和金屬納米顆粒復合(如圖1所示)，金屬納米顆粒(102)可以連接不同碳納米管(101)，從而降低碳納米管之間的接觸電阻。另一例子(200)碳納米管與銅或銀納米線的復合(如圖2所示)，可以起到連接疏通不同碳納米管(201)或銅納米線(202)之間導電的作用，所以整體膜的方塊電阻值會大大降低。所以碳納米材料與金屬納米材料復合膜的導電性將不再單單由納米管的接觸電阻決定。而且可以采用更稀少的納米材料來制備薄膜，從而進一步提高透明電極的透明度。同樣對于石墨烯/金屬納米材料，如例圖3(300)所示,石墨烯(301)直接可以由金屬納米顆粒更好的橋連起來，以提高整體膜的導電性。如例圖4(400)所示，金屬線(402)可以很有效的把不同的石墨烯片(401)連接起來。具有更高的透光率同上分析，碳納米材料和金屬納米材料的復合薄膜可以使用密度更低的納米材料，從而可以在保持理想的導電性能的前提下大大提高整體膜的透光度，提高透明電極整體的光電特性。可以根據具體應用調節透明電極的絨度(Haze):絨度是表征光在透明電極表面被散射的量。對大多數應用，如顯示器和觸摸屏等，希望光的透過率越高，而反射和散射的光越少(即絨度越低)。而對于薄膜太陽能電池的應用，需要透明電極具有較高的絨度。因為較高的絨度可以提高入射光的光電轉換。透明電極的表面越平，一般來說其絨度越低。金屬納米線或納米顆粒組成的透明電極，特別是直徑較粗的納米線透明電極，其絨度較高 (> I % )，而與CNT或石墨烯薄膜復合可以減少透明電極表面的粗糙度，進一步降低膜的絨度，從而提高復合透明電極在顯示器或觸摸屏上應用所需要的光電特性。可以大大降低透明電極的制備成本采用的原材料Cu，遠比Ag和銦價格低廉，存儲量大，會使原材料成本顯著降低。另一方面，原材料將被制造成納米油墨的形式，采用成本低，卷到卷的印刷電子工藝批量制備復合透明電極。印刷電子工藝是未來電子產業的趨勢，是一種低成本，低能耗，低初始設備投資的行業。印刷電子產業集合了傳統印刷業和傳統的電子產業的優勢。特別是近年來納米材料和納米油墨的引入以及柔性電子器件的開發，這一領域會在未來幾年內有革命性的進展。復合納米油墨的制備材料選擇復合油墨所用的碳納米管可以是單層碳納米管，雙層碳納米管，多層碳納米管。針對透明電極的應用，優先選用質量較高的單層碳納米管或雙層碳納米管。所用碳納米管的管徑和長度不受特別限制。一般來說，單層碳納米管的管徑1-3納米，長度I到 10微米。雙層碳納米管的管徑2-5納米，長度I到10微米。選用的碳納米管要經過純化處理，其中雜志的含量< 5%重量比。所用的碳納米管的生產方法可本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種碳納米材料/金屬納米材料復合納米油墨，由溶劑，添加劑，碳納米材料，金屬納米材料組成。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊陽，于復生，魯成巖，楊俊法，趙建軍，王海涵，
申請(專利權)人：楊陽，
類型：發明
國別省市：
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