Page 97 - 《精细化工》2022年第8期
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第 8 期                     杨聪颖，等:  室温溶液制备半嵌入银纳米线复合透明电极                                   ·1597·


            要严格控制电压与时间以避免银纳米线退化；化学                             将 PVP 0.1 g（0.90 mmol，以重复单元计）加入 EG
            焊接中使用的化学试剂会造成许多污染物残留在基                             （19 mL）中在 130  ℃下加热溶解，冷却至室温后
            材中。因此，开发一种简单、成本低、环保、无需                             加入 AgNO 3 0.1 g（0.58 mmol），搅拌至溶液澄清透
            特定设备的降阻工艺具有重要意义。毛细现象                      [12-13]  明，同时称取 0.31 g FeCl 3 的 EG 溶液（1 mmol/L）
            引起一些研究人员的注意，两个颗粒之间因毛细作                             和 0.92 g NaCl 的 EG 溶液（1 mmol/L）加入到反应
            用所受到的力相当于 10 MPa~1 GPa           [14] 。LIU 等 [15]  瓶中，搅拌 30 min 后升温至 130  ℃反应 5 h，冷却
            首先证明了毛细力可以焊接银纳米线，在导电网络                             至室温。反应物经丙酮、去离子水和无水乙醇洗涤
            上施加雾气甚至呼吸产生的水分即可降低纳米线间                             后得到银纳米线乙醇分散液，量取 2 mL 于 5 mL 离
            的结电阻。ZHANG 等         [16] 在此基础上对毛细力焊接              心管中干燥后称得银纳米线质量（重复 3 次），计算
            机制进行更深入的探索，他们指出基材表面的润湿                             得出银纳米线乙醇分散液质量浓度，再加入无水乙
            程度对毛细力焊接效果的影响很大，银纳米线与亲                             醇稀释为 1.2 g/L（固含量）。
            水基材表面形成的毛细力大小远大于纳米线结间的                             1.2.2   银纳米线透明导电薄膜的制备
            毛细力大小，在聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等疏                               将厚度为 0.12 mm 的 PET 薄膜（10 cm ×10 cm）
            水基材表面的纳米线由于只受线结间的毛细力影响                             依次用去离子水、丙酮和无水乙醇清洗干净，室温
            因而表现出较差的降阻效果，线结处银纳米线的形                             下自然干燥。通过旋涂仪控制涂布次数，在 PET 基
            态甚至没有发生变化。                                         材上涂覆银纳米线乙醇分散液制备不同薄层电阻的
                 本文受毛细力焊接银纳米线的启发，用低质量                          银纳米线透明导电薄膜，经裁剪得到 2 cm × 5 cm 的
            分数的羟乙基纤维素（HEC）溶液替代水，一方面                            裸银纳米线电极样品。
            通过类毛细力作用降低结电阻；另一方面，利用 HEC                          1.2.3  HEC-AgNWs-PET 复合透明电极的制备
            优异的成膜性在银纳米线网络表面形成纳米膜以改                                 首先，将 HEC 加热溶解在去离子水中，再向其
            善其稳定性。通过旋涂的方式在 PET 基底表面构建                          中加入无水乙醇，保持溶剂中无水乙醇与水的质量
            银纳米线导电网络，然后涂布 HEC 溶液，制备了                           比为 1∶1，配制不同质量分数的 HEC 溶液（以溶
            HEC-AgNWs-PET 复合电极。探究了不同质量分数                       剂质量为基准，下同）。使用湿膜制备器（75 μm）
            的 HEC 溶液对电极表面薄层电阻的影响，并对电极                          将不同质量分数的 HEC 溶液涂布在银纳米线透明
            表面涂覆 HEC 溶液前后的粗糙度以及透光率进行                           导电薄膜（10 cm × 10 cm）表面，在室温下等待溶
            了表征与测试，同时研究了电极的电化学稳定性以                             液完全干燥，裁剪后得到 2 cm × 5 cm 的 HEC x -AgNWs-
            及机械柔韧性。                                            PET（x 为 HEC 质量分数，取值为 0.25%、0.50%和
                                                               0.75%）复合透明电极，其制备示意图如图 1 所示。
            1   实验部分

            1.1   试剂与仪器
                 AgNO 3、乙二醇（EG）、无水乙醇、丙酮（AR）、
            FeCl 3 （CP），国药集团化学试剂有限公司；NaCl，AR，
            上海泰坦科技股份有限公司；聚乙烯吡咯烷酮（PVP，                          图 1  HEC-AgNWs-PET 复合透明电极的制备过程示意图
            M w=1300000），CP，上海麦克林生化科技有限公司；                     Fig. 1    Diagram of preparation process of HEC-AgNWs-
                                                                     PET composite transparent electrode
            HEC（M w=700000），山东优索化工科技有限公司；
            PET，上海飞霞橡塑五金贸易公司。                                  1.3   结构表征与性能测试
                 S-4800 型场发射扫描电子显微镜，日本日立株                          SEM 表征：加速电压 3 kV。EDS 测试：加速
            式会社；MuLtimode 8 型原子力显微镜，德国布鲁                       电压 20 kV。AFM：扫描范围 20 μm×20 μm。UV-Vis
            克科技有限公司；TU-1901 型双光束紫外-可见分光                        测试：以 PET 薄膜为空白样，波长范围 300~700 nm。
            光度计，北京普析通用仪器有限责任公司；HPS 2523                            薄层电阻测试：使用方块电阻测试仪测试电极
            型镀膜方块电阻测试仪，常州海尔帕电子科技有限                             样品 4 个角落以及中心共 5 个区域，取其平均值。
            公司；KW-4A 型旋涂仪，中国科学院微电子研究所；                         电化学稳定性测试：将电极置于恒温恒湿箱（70  ℃、
            LHS-80HC-1 型恒温恒湿箱，上海一恒科学仪器有                        70% RH）中，每天在同一区域使用方块电阻测试仪
            限公司；PR-BDM 型循环弯曲测试仪，普瑞材料技                          测试 1 次薄层电阻。机械柔韧性测试：将导电薄膜
            术有限公司。                                             （10 cm × 10 cm）裁剪为 5 cm × 10 cm 的测试样品，
            1.2   方法                                           并在导电网络的两端涂上导电银浆便于万用表测试
            1.2.1   银纳米线的合成                                    电阻，使用夹具将测试样品固定在弯曲测试仪上，
                 按照文献[17]方法合成银纳米线，具体步骤为：                       电极的直线往复运动的频率为 2 Hz，测试样品弯曲
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