納米銀線的制備方法及包括該納米銀線的透明導(dǎo)電膜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是涉及透明導(dǎo)電材料，具體而言，本發(fā)明是有關(guān)于一種納米銀線（Silver Nanowires)的制備方法，以及包括該納米銀線的透明導(dǎo)電膜。
【背景技術(shù)】
[0002] 透明導(dǎo)電材料(例如透明導(dǎo)電膜）可以應(yīng)用在許多產(chǎn)品上，如平面顯示器、觸控面 板以及太陽(yáng)能電板等等的光電元件，因此其需求量越來(lái)越大。目前，透明導(dǎo)電材料以氧化銦 錫（indiumtin〇xide;IT0)為主。由于銦的價(jià)格高且供應(yīng)受限，氧化銦錫薄膜的硬脆特性， 以及氧化銦錫薄膜所需的昂貴沉積設(shè)備及沉積條件，使得氧化銦錫薄膜的制造成本始終居 高不下。因此，如何獲得成本低與制程穩(wěn)定性高的透明導(dǎo)電膜，一直是商品化技術(shù)的重點(diǎn)。
[0003] 含有納米銀線的透明導(dǎo)電薄膜具有優(yōu)異的導(dǎo)電與透光特性，同時(shí)可藉由涂布濃度 的調(diào)整使透明電極透光度達(dá)85%以上。若是能增加透明導(dǎo)電薄膜中的納米銀線的長(zhǎng)徑比， 透明導(dǎo)電薄膜的電阻有可能比100Q/ □還低。此外，亦可藉由控制銀線長(zhǎng)徑比來(lái)有效地降 低含有納米銀線的透明導(dǎo)電薄膜的霧度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可以得到高產(chǎn)率及高品質(zhì)的納米銀線的制備方 法。
[0005] 本發(fā)明的目的還在于提供一種制造成本低廉且制程穩(wěn)定的透明導(dǎo)電膜，其包括上 述納米銀線。
[0006] 本發(fā)明的一方面在于提供一種納米銀線的制備方法，其包括下述各步驟。首先，分 別制備聚乙烯批咯燒酮（P〇lyvinylpyrrolidone;PVP)、氯化鈉與硝酸銀的乙二醇溶液。然 后加熱所述PVP的乙二醇溶液至155-165°C，并維持溫度直至反應(yīng)完成。再加入所述氯化鈉 的乙二醇溶液至PVP的乙二醇溶液中，以形成一混合溶液。接著，霧化所述硝酸銀的乙二醇 溶液的液滴，以形成微米等級(jí)的霧滴，加入至所述混合溶液中，以形成一反應(yīng)溶液，生成多 根納米銀線。最后，冷卻所述反應(yīng)溶液以終止反應(yīng)，以及，從該反應(yīng)溶液中分離和純化出納 米銀線。
[0007] 依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，上述霧化硝酸銀的乙二醇溶液的液滴的方法為超音波震 蕩。
[0008] 依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，上述超音波震蕩的頻率范圍為25-120KHZ。
[0009] 依據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例，上述該超音波震蕩的功率范圍為1-7W。
[0010] 依據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例，上述這些霧滴的尺寸范圍為20-80ilm。
[0011] 依據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例，上述硝酸銀的乙二醇溶液的霧滴的添加速率為 3. 79X10_4-4. 66X10_3M/min。
[0012] 本發(fā)明的納米銀線可在不高于260°C的高溫環(huán)境下應(yīng)用。
[0013] 本發(fā)明還提供一種透明導(dǎo)電膜，包括前述的納米銀線。
[0014] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明的納米銀線的制備方法是利用超音波震蕩來(lái)霧化硝酸 銀的液滴以及控制硝酸銀的進(jìn)料速率，因此可以得到高產(chǎn)率及高品質(zhì)的納米銀線；與未經(jīng) 超音波震蕩處理的方法相比，本發(fā)明的方法可提高納米銀線產(chǎn)率與長(zhǎng)徑比；而且，本發(fā)明的 納米銀線在經(jīng)過(guò)80°C以上的溫度烘烤后，可以大幅增加其導(dǎo)電度，尤其在100-260°c范圍 內(nèi)進(jìn)行熱處理，可以讓納米銀線的導(dǎo)電度增加至大于lOOOS/cm。此外，本發(fā)明的納米銀線的 制備方法對(duì)于降低現(xiàn)有技術(shù)的透明導(dǎo)電薄膜的制造成本，具有很大的助益。
[0015] 上述
【發(fā)明內(nèi)容】
旨在提供本揭示內(nèi)容的簡(jiǎn)化摘要，以使閱讀者對(duì)本揭示內(nèi)容具備基 本的理解。此
【發(fā)明內(nèi)容】
并非本揭示內(nèi)容的完整概述，且其用意并非在指出本發(fā)明實(shí)施例的 重要/關(guān)鍵元件或界定本發(fā)明的范圍。在參閱下文實(shí)施方式后，本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具 有通常知識(shí)者當(dāng)可輕易了解本發(fā)明的基本精神及其他發(fā)明目的，以及本發(fā)明所采用的技術(shù) 手段與實(shí)施方面。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 為讓本發(fā)明的下述和其他目的、特征、優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例能更明顯易懂，所附附圖的說(shuō) 明如下：
[0017] 圖1為滴加硝酸銀的乙二醇溶液至含有其余試劑的混合溶液中的示意圖；
[0018] 圖2-7分別為對(duì)照例以及實(shí)施例2-6的掃描電子顯微鏡圖；
[0019] 圖8顯示熱處理溫度對(duì)納米銀線導(dǎo)電度的影響；
[0020] 其中，符號(hào)說(shuō)明：
[0021] 110:超音波震蕩器 120:滴加器
[0022] 130 :硝酸銀溶液 140 :液滴
[0023] 150:霧滴 160 :混合溶液。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 依據(jù)上述，提供一種納米銀線的制備方法。此制備方法的納米銀線產(chǎn)率大于70%， 且納米銀線的長(zhǎng)徑比可高達(dá)400。在下面的敘述中，將會(huì)介紹上述的納米銀線的例示制造方 法。為了容易了解所述實(shí)施例之故，下面將會(huì)提供不少技術(shù)細(xì)節(jié)。當(dāng)然，并不是所有的實(shí)施 例皆需要這些技術(shù)細(xì)節(jié)。同時(shí)，一些廣為人知的結(jié)構(gòu)或元件，僅會(huì)以示意的方式在附圖中繪 出，以適當(dāng)?shù)睾?jiǎn)化附圖內(nèi)容。
[0025] 納米銀線的制備方法
[0026] 先分別制備聚乙烯批咯燒酮（Polyvinylpyrrolidone;PVP)的乙二醇溶液(文中 也稱(chēng)之為"PVP溶液")、氯化鈉的乙二醇溶液(文中也稱(chēng)之為"氯化鈉溶液")、與硝酸銀的乙 二醇（ethyleneglycol)溶液(文中也稱(chēng)之為"硝酸銀溶液")。上述PVP溶液的濃度范圍為 0. 05 - 0. 5M。氯化鈉溶液的濃度范圍為2. 1X1(T4 - 1.OX1(T2M。上述硝酸銀溶液的濃度范 圍為 5.0X1(T4-0.03M。
[0027] 接著，加熱PVP的乙二醇溶液至155_165°C，維持10-50分鐘，以讓PVP完全溶解。 然后，加入氯化鈉的乙二醇溶液，持續(xù)加熱10-30分鐘，讓氯化鈉溶解。圖1為滴加硝酸銀 的乙二醇溶液至含有其余試劑（PVP和氯化鈉）的混合溶液中的示意圖。在圖1中，使用加 裝超音波震蕩器110的滴加器120,讓硝酸銀的乙二醇銀溶液130的液滴140霧化至微米尺 寸的霧滴150,再滴加至上述加熱中含有其余試劑的混合溶液160中，進(jìn)行攪拌。攪拌速率 為150-500rpm，硝酸銀的乙二醇溶液的添加速率為3. 79X10_4-4. 66X10_3M/min。當(dāng)所有的 硝酸銀溶液添加完畢溶液顏色即為銀灰色后，再反應(yīng)〇. 5-2. 0小時(shí)，冷卻所述反應(yīng)溶液，反 應(yīng)終止。
[0028] 接著，讓終止反應(yīng)后的反應(yīng)溶液進(jìn)行離心步驟（轉(zhuǎn)速5000-10000rpm，離心時(shí)間為 10-60分鐘），納米銀線沉積在離心管的底部。然后再利用濾膜（濾膜孔徑0. 02-5ym)，去 除銀微粒，即分離和純化出所需的納米銀線。
[0029] 實(shí)施例1-2 :超音波頻率對(duì)硝酸銀溶液霧滴尺寸及對(duì)納米銀線生成的影響
[0030] 在此先探討超音波在6. 2W的功率下，不同震蕩頻率（其中，以頻率為0的作為對(duì) 照例）對(duì)硝酸銀溶液霧滴尺寸及對(duì)納米銀線生成的影響為何。首先，先改變不同的超音波 震蕩頻率，以制造出不同尺寸的硝酸銀溶液的液滴或霧滴。
[0031] 然后使用上述方法來(lái)合成納米銀線，其中PVP溶液的濃度為0. 15M，氯化鈉溶液的 濃度為2. 1X10_3M，硝酸銀溶液的濃度為0. 091M，且硝酸銀溶液的添加速率為2. 45X10_3M/ min。其他反應(yīng)參數(shù)還有反應(yīng)溫度為160±1°C，攪拌速率為200rpm。所得的結(jié)果請(qǐng)見(jiàn)下面 的表一。
[0032] 比較表一中的對(duì)照例、實(shí)施例1與實(shí)施例2可知，在反應(yīng)過(guò)程中添加硝酸銀溶液 時(shí)，若能先利用超音波震蕩器來(lái)霧化硝酸銀溶液的液滴，再滴加至含有其余試劑的混合溶 液中，不僅可以提升納米銀線長(zhǎng)徑比的數(shù)值，還可以增加產(chǎn)率。而比較實(shí)施例1與實(shí)施例2 可知，當(dāng)超音波頻率越大，硝酸銀溶液的霧滴尺寸越小，則納米銀線的長(zhǎng)徑比越大，產(chǎn)率也 越_。
[0033] 表一：超音波頻率對(duì)硝酸銀溶液霧滴尺寸的影響
[0034]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種納米銀線的制備方法，該制備方法包括： 分別制備PVP的乙二醇溶液、氯化鈉的乙二醇溶液、以及硝酸銀的乙二醇溶液； 加熱所述PVP的乙二醇溶液至155-165°c，并維持溫度直至反應(yīng)完成； 加入所述氯化鈉的乙二醇溶液至所述PVP的乙二醇溶液中，以形成一混合溶液； 霧化所述硝酸銀的乙二醇溶液的液滴，以形成微米等級(jí)的霧滴； 加入所述霧滴至所述混合溶液中，以形成一反應(yīng)溶液，生成多根納米銀線； 冷卻所述反應(yīng)溶液；以及 從所述反應(yīng)溶液中分離和純化所述納米銀線。
2. 如權(quán)利要求1所述的納米銀線的制備方法，其中霧化所述硝酸銀的乙二醇溶液的液 滴的方法為超音波震蕩。
3. 如權(quán)利要求2所述的納米銀線的制備方法，其中所述超音波震蕩的頻率范圍為 25-120KHZ。
4. 如權(quán)利要求2所述的納米銀線的制備方法，其中所述超音波震蕩的功率范圍為 1-7W。
5. 如權(quán)利要求1所述的納米銀線的制備方法，其中所述微米等級(jí)的霧滴的尺寸范圍為 20-80 μ m。
6. 如權(quán)利要求1所述的納米銀線的制備方法，其中在加入所述霧滴至所述混合溶液的 步驟中，所述硝酸銀的乙二醇溶液的霧滴的添加速率為添加3. 79X 10_4-4. 66X 10_3M/min。
7. -種透明導(dǎo)電膜，包括權(quán)利要求1-6之一任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的納米銀線的制備方 法所制得的納米銀線。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種納米銀線的制備方法。利用超音波震蕩來(lái)霧化硝酸銀的乙二醇溶液的液滴后，再加入至含有聚乙烯吡咯烷酮與氯化鈉的加熱乙二醇溶液，生成納米銀線。與未經(jīng)超音波震蕩處理的方法相比，上述方法可提高納米銀線產(chǎn)率與長(zhǎng)徑比。本發(fā)明還涉及包括該納米銀線的透明導(dǎo)電膜。
【IPC分類(lèi)】C30B29-02, C30B29-62, C22B11-00, B22F9-24, H01B1-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104550996
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310545412
【發(fā)明人】李曉燕, 林瑞基, 楊佩芬, 吳定宇, 徐翊翔
【申請(qǐng)人】財(cái)團(tuán)法人紡織產(chǎn)業(yè)綜合研究所
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2013年11月6日
【公告號(hào)】US20150107412