本發(fā)明屬于透明導(dǎo)電電極技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電鍍增強(qiáng)納米線網(wǎng)格連接制備高性能導(dǎo)電薄膜的方法。

背景技術(shù)：

自從1970年開發(fā)出氧化銦錫（indiumtinoxide，ito）材料后，其被大規(guī)模應(yīng)用于平板顯示器中作為透明電極材料。目前的觸控板、太陽能電池等電極仍主要以ito作為透明導(dǎo)電薄膜（transparentconductivefilms，tcfs）材料。經(jīng)過不斷的優(yōu)化，ito材料的導(dǎo)電性已經(jīng)十分優(yōu)異。以目前的研究數(shù)據(jù)而言，使用氧化銦錫作為電極層的最好結(jié)果是在95%的透過率下，方阻僅為3ω/sq。然而，銦元素的儲量較低，原材料昂貴，并且會對環(huán)境造成一定污染。另一方面，ito是金屬氧化物，脆性較大，在較小的應(yīng)變下會造成開裂和破碎。近年來，金屬納米線大規(guī)模制備技術(shù)不斷成熟與完善，而且其電學(xué)性能和機(jī)械性能優(yōu)異，具有替代ito成為柔性器件主要材料的潛力。研究者對于銀納米線的制備工藝、性能優(yōu)化、應(yīng)用領(lǐng)域和長期使用的穩(wěn)定性做了很多研究。而柔性電極的電阻除了來源于納米材料本身，納米線的接觸電阻與排列方式均會影響電極最終的性能。這其中，連接技術(shù)是影響接觸電阻，甚至柔性器件整體性能的重要因素。

目前，文獻(xiàn)報道的納米連接的方法主要包括三種：（1）用高能電子或離子束產(chǎn)生集中的能量照射搭接位置實現(xiàn)連接；（2）利用原子擴(kuò)散形成連接（激光、熱源和電流等作為驅(qū)動力）；（3）利用冷壓法進(jìn)行連接。但是這些方法在實際應(yīng)用中還面臨很多問題：（1）使用高能粒子束方法，需要精準(zhǔn)的操控工具并且不具有選擇性，可能對柔性基底造成損傷；（2）使用納米冷壓焊或者超聲冷壓焊快捷成本低，但是也面臨著可靠性以及損傷基底的問題；（3）光致連接能夠大規(guī)模、低成本連接納米線，但是對納米材料的光學(xué)性能要求較高，不適合對光照不敏感的材料；（4）加熱的方法可能造成焊點氧化等多種在小尺寸下難以操控的問題。

因此，如何大規(guī)模且低成本地制備具有高透明性、低表面電阻、分布均勻且高工作可靠性等優(yōu)異性能的納米銀線電極是其應(yīng)用在如觸摸顯示器、光伏發(fā)電和大功率器件等領(lǐng)域的關(guān)鍵問題。在提升其可靠性的同時減少電極原有性能的損失，甚至進(jìn)一步提升電極的性能，是未來研究的主要方向之一。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種電鍍增強(qiáng)納米線網(wǎng)格連接制備高性能導(dǎo)電薄膜的方法，采用該方法能夠大規(guī)模且低成本地制備具有高透明性、低表面電阻、分布均勻且高工作可靠性等優(yōu)異性能的納米銀線電極。另外，在提升其光電性能的同時極大地降低了電極原有性能（主要是透過率）的損失。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種電鍍增強(qiáng)納米線網(wǎng)格連接制備高性能導(dǎo)電薄膜的方法，按照以下步驟得到高性能的導(dǎo)電薄膜：pet基板上制備納米線網(wǎng)格→裁剪基板→制備電鍍液→電鍍，具體步驟如下：

一、采用抽濾的方式，在pet基板上制備銀納米線網(wǎng)格，得到以pet為基底的銀納米線薄膜；

二、將銀納米線薄膜裁剪為一定尺寸的矩形片；

三、制備電鍍液；

四、將銀納米線薄膜作為陰極，純金屬板作為陽極，在直流電源作用下通入電流；

五、通電一定時間后斷開電源，取出銀納米線薄膜，得到經(jīng)過電鍍材料增強(qiáng)的高性能導(dǎo)電薄膜。

本發(fā)明中，所述步驟一的具體步驟如下：首先使用真空抽濾方法將銀納米線過濾到濾膜上，然后用熱壓機(jī)將濾膜上的銀納米線轉(zhuǎn)移到一定尺寸的pet襯底上，隨后將銀納米線薄膜置于50~100℃的干燥爐中干燥30~60分鐘，得到以pet為基底的銀納米線薄膜。

本發(fā)明中，所述裁剪的目的是便于下一步電鍍，裁剪尺寸為4cm×3cm的矩形片，但具體操作中改尺寸可任意改變。

本發(fā)明中，所述通入電流的大小依照裁剪的銀納米線薄膜的尺寸而定，電流密度為0.2~0.3a/dm²。

本發(fā)明中，所述通電時間為5~30s。

本發(fā)明中，所述電鍍液可以是其他成分的鍍液，通過電鍍不同的材料可以獲得不同性能的薄膜。

本發(fā)明制備方法的具體原理如下：

未經(jīng)處理的銀納米線網(wǎng)格中，銀納米線之間的連接比較松散，導(dǎo)致接觸電阻很大。為了減小銀納米線的接觸電阻并盡量不影響銀納米線薄膜的其他性能，本發(fā)明通過改良傳統(tǒng)電鍍工藝，利用離子溶液導(dǎo)電的性質(zhì)，作為銀納米線縫隙的導(dǎo)電介質(zhì)，通過電鍍方法使電鍍材料（鎳或其他材料）包覆在納米線的表面并填充在銀納米線之間的縫隙中，從而增強(qiáng)銀納米線之間的連接。通過這一方法，將銀納米線松散的連接狀態(tài)變?yōu)榫o密的連接狀態(tài)，而且附著的電鍍材料（鎳或其他材料）能夠有效保護(hù)原有的銀納米線，避免其被空氣氧化或者硫化。

與現(xiàn)有的銀納米線導(dǎo)電薄膜相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

（1）本發(fā)明采用電化學(xué)的方法，設(shè)備簡單，成本簡單，易于大規(guī)模生產(chǎn)，避免了使用其他昂貴、復(fù)雜的連接方法，如激光燒結(jié)（需要整套的光、電系統(tǒng)且燒結(jié)范圍小，效率低）、離子濺射（設(shè)備造假高且靶材昂貴）等方法，具有潛在的應(yīng)用價值。

（2）本發(fā)明中，由于電鍍的特點，電鍍材料（鎳或其他材料）只會生長在銀納米線之上，而不會覆蓋在納米線網(wǎng)格的空白處，從而能夠在不影響納米線薄膜的透過率的情況下，大大降低表面電阻，增加導(dǎo)電薄膜工作的可靠性。

附圖說明

圖1為在銀納米線薄膜上電鍍鎳的方法流程圖；

圖2為未經(jīng)本發(fā)明方法處理過的銀納米線網(wǎng)格；

圖3為采用本發(fā)明方法處理過的銀納米線網(wǎng)格；

圖4為電鍍處理前后納米線電極的方阻柱狀圖

圖中：1-pte基板上的銀納米線，2-銀納米線間的互聯(lián)節(jié)點，3-電鍍鎳后銀納米線間的互聯(lián)節(jié)點。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍中。

實施例1：

本實施例提供了一種電鍍增強(qiáng)納米線網(wǎng)格連接制備高性能導(dǎo)電薄膜的方法，具體實施步驟如下：

（1）制備銀納米線網(wǎng)格：

如圖1所示，首先使用真空抽濾方法將銀納米線過濾到濾膜上，然后用熱壓機(jī)將濾膜上的銀納米線轉(zhuǎn)移到尺寸為6cm×6cm的pet襯底上，隨后將銀納米線薄膜置于50℃的干燥爐中干燥30分鐘，從而得到了以pet為基底的銀納米線薄膜，銀納米線薄膜在掃面電子顯微鏡下觀察的圖像如圖3所示。通過與未經(jīng)處理的銀納米線網(wǎng)格掃描電子顯微鏡圖像（圖2）對比可以看出，使用該方法以后銀納米線之間由松散的搭接轉(zhuǎn)變?yōu)榫o密連接。從圖2與圖3中圈出的位置可以看出銀納米線接頭發(fā)生了明顯的變化。

（2）電鍍液的配置（以電鍍鎳為例）：

使用電子稱分別稱量64.8g氯化鎳、15.5g硼酸和33.3g二甲基肼，加入500ml燒杯中，倒入約300ml去離子水并攪拌均勻；將攪拌均勻的溶液轉(zhuǎn)移至500ml容量瓶中進(jìn)行定容操作；然后將溶液轉(zhuǎn)移至1l燒杯中，使用氨水調(diào)節(jié)溶液ph值至4.0，得到呈深綠色的鎳電鍍液。

（3）在銀納米線薄膜上電鍍鎳：

將銀納米線薄膜剪裁成尺寸為4cm×3cm的矩形片，以銀納米薄膜作為陰極，純鎳板作為陽極，電鍍?nèi)芤褐糜谒″佒胁⒖刂茰囟葹?0℃。調(diào)整電極間的電流并固定電流密度為0.1a/dm²。從通電時開始計時，通電10s后切斷電源，取出銀納米線薄膜并用去離子水清洗干凈，得到鎳增強(qiáng)的銀納米線導(dǎo)電薄膜。

（4）方阻的測量：

采用四探針電阻儀，對制備的銀納米線導(dǎo)電薄膜的方阻進(jìn)行測量。如圖4所示為電極間電流密度為0.1a/dm²、通電時間為10s時，相比于未經(jīng)電鍍處理的銀納米線薄膜方阻的變化。通過方阻的變化可以看出，銀納米線導(dǎo)電薄膜的方阻從未處理前的1000ω/□下降至50ω/□。這一變化表明本實施例對增強(qiáng)納米線網(wǎng)格導(dǎo)電性能具有明顯作用。

實施例2：

本實施例提供了一種電鍍增強(qiáng)納米線網(wǎng)格連接制備高性能導(dǎo)電薄膜的方法，具體實施步驟如下：

（1）制備銀納米線網(wǎng)格：

如圖1所示，首先使用真空抽濾方法將銀納米線過濾到濾膜上，然后用熱壓機(jī)將濾膜上的銀納米線轉(zhuǎn)移到尺寸為6cm×6cm的pet襯底上，隨后將銀納米線薄膜置于50℃的干燥爐中干燥30分鐘，從而得到了以pet為基地的銀納米線薄膜電極。

（2）電鍍液的配置（以電鍍鎳為例）：

使用電子稱分別稱量64.8g氯化鎳、15.5g硼酸和33.3g二甲基肼，加入500ml燒杯中，倒入約300ml去離子水并攪拌均勻；將攪拌均勻的溶液轉(zhuǎn)移至500ml容量瓶中進(jìn)行定容操作；然后將溶液轉(zhuǎn)移至1l燒杯中，使用氨水調(diào)節(jié)溶液ph值至4.0，得到呈深綠色的鎳電鍍液。

（3）在銀納米線薄膜上電鍍鎳：

將銀納米線薄膜剪裁成尺寸為4cm×3cm的矩形片，以銀納米線薄膜作為陰極，純鎳板作為陽極，電鍍?nèi)芤褐糜谒″佒胁⒖刂茰囟葹?0℃。調(diào)整電極間的電流并固定電流密度為0.1a/dm²。從通電時開始計時，通電20s后切斷電源，取出銀納米線薄膜電極并用去離子水清洗干凈，得到鎳增強(qiáng)的銀納米線導(dǎo)電薄膜。

（4）方阻的測量：

采用四探針電阻儀，對制備的銀納米線導(dǎo)電薄膜的方阻進(jìn)行測量。圖4所示為電極間電流密度為0.1a/dm²、通電時間為20s時，相比于未經(jīng)電鍍處理的銀納米線薄膜方阻的變化。對比未經(jīng)電鍍和電鍍10s的薄膜，該實施例將方阻進(jìn)一步降低至4.3ω/□，表明本發(fā)明的方法能夠通過調(diào)整電鍍參數(shù)方便地調(diào)節(jié)所需要的薄膜電阻。

實施例3：

本實施例提供了一種電鍍增強(qiáng)納米線網(wǎng)格連接制備高性能導(dǎo)電薄膜的方法，具體實施步驟如下：

（1）制備銀納米線網(wǎng)格：

如圖1所示，首先使用真空抽濾方法將銀納米線過濾到濾膜上，然后用熱壓機(jī)將濾膜上的銀納米線轉(zhuǎn)移到尺寸為6cm×6cm的pet襯底上，隨后將銀納米線薄膜置于50℃的干燥爐中干燥30分鐘，從而得到了以pet為基地的銀納米線薄膜電極。

（2）電鍍液的配置（以電鍍銅為例）：

使用電子稱稱取5g五水硫酸銅，加入到250ml燒杯中，用量筒稱取25ml1mol/lh2so4溶液及50ml去離子水配置溶液并攪拌至均勻，調(diào)節(jié)溶液ph值至11，得到淺藍(lán)色的銅電鍍液。

（3）在銀納米線薄膜上電鍍銅：

將銀納米線薄膜剪裁成尺寸為4cm×3cm的矩形片，以銀納米線薄膜作為陰極，純銅板作為陽極，電鍍?nèi)芤褐糜谒″佒胁⒖刂茰囟葹?0℃，調(diào)整電極間的電流并固定為1a/dm²。從通電時開始計時，通電15s后切斷電源，取出銀納米線薄膜電極并用去離子水清洗干凈，得到銅增強(qiáng)的銀納米線導(dǎo)電薄膜。