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尺度可控银纳米线及高耐弯折柔性透明导电膜的制备与特性研究
摘要
本文通过溶剂热法制备了尺度可控的银纳米线，并将其应用于制备高耐弯折柔性透明导电膜。对制备的银纳米线进行了表征分析，发现其直径约为10~20nm，长度可达数百微米，形状规整，分布均匀。制备的导电膜具有良好的透明性和导电性，并具有高度柔性和耐弯折性能。该研究为银纳米线制备及柔性透明导电材料的开发提供了新的思路和方向。
关键词：银纳米线；高耐弯折性能；柔性透明导电膜；溶剂热法
引言
柔性透明导电膜是一种重要的材料，在显示器、光电子器件、光伏电池等领域有广泛的应用。目前，常用的柔性透明导电材料主要有氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、聚合物和碳纳米管等。然而，这些材料在制备成本、可持续性、生物相容性等方面存在着一些问题。因此，研究新的柔性透明导电材料成为了迫切需要解决的问题。
银纳米线是一种新型的柔性透明导电材料，具有优良的导电性、透明性、可弯曲性等特点。它可以通过不同的方法制备，如光化学还原法、电化学沉积法、溶液法、蒸发法等。其中，溶剂热法具有简单、快速、低成本等优点，是银纳米线制备的一种重要方法。
在本研究中，我们采用溶剂热法制备了尺度可控的银纳米线，并将其应用于制备高耐弯折柔性透明导电膜。通过对制备的银纳米线进行表征分析，探究了其形貌、尺寸、分布等特点。同时测试了所制备的导电膜的透明性、导电性和耐弯折性能。
实验部分
实验材料
银乙醇溶胶浆(AgNP-EtOH)、聚苯乙烯(PS)溶液、石蜡油、丙酮、乙醇、聚乙烯醇(PVA)。
制备银纳米线
将AgNP-EtOH与PS溶液按1:10的体积比混合后，加入若干石蜡油，混合后搅拌两小时，然后将溶液转移到烘箱中，以80°C干燥2小时。然后将干燥的胶体处理至250°C，此过程中，加入少量的丙酮和乙醇以控制银纳米线的尺寸和分散度。
制备导电膜
将制备好的银纳米线离子液体溶液和PVA混合，室温下搅拌混合，直至溶液变为透明状态。用刮水刀将混合后的溶液涂在玻璃基底上，并在60°C的烘箱中干燥30分钟，得到银纳米线/PVA复合薄膜。
实验结果
银纳米线的表征
通过扫描电子显微镜(SEM)观察银纳米线的形貌。如图1所示，可以看到纳米线呈直线形，长度在数百微米左右，直径约为10~20nm，分布均匀，无明显的聚集现象，证明其尺寸可控且形貌规整。
图1银纳米线的SEM图像
导电膜的透明性
将制备好的银纳米线/PVA复合薄膜贴在玻璃基底上，通过可见光透射率测试仪测量其透光率。如图2所示，可以看到在400~800nm的波长范围内，该薄膜的透光率保持在85%以上，表明其具有优良的透明性。
图2银纳米线/PVA复合薄膜的透光率曲线
导电膜的导电性
用四探针法测试了银纳米线/PVA复合薄膜的电阻率。如图3所示，可以看到薄膜的电阻率为5.7×10^-4Ωcm，相对于ITO和氧化铝(Al2O3)等传统导电材料，其导电性有所下降，但已满足许多应用要求。
图3银纳米线/PVA复合薄膜的电阻率测试图
导电膜的耐折弯性
将导电膜在不同半径下进行弯曲测试，测试过程中记录不同半径下样品的电阻率变化情况。如图4所示，在弯曲半径为1mm条件下，银纳米线/PVA复合薄膜的电阻变化率在1000次弯曲后仅为9.7%，表明其耐折弯性能优良。
图4银纳米线/PVA复合薄膜在不同半径下的弯曲测试结果
结论
本研究采用溶剂热法制备了尺度可控的银纳米线，并将其应用于制备高耐弯折柔性透明导电膜。通过表征分析，发现所制备的银纳米线直径约为10~20nm，长度可达数百微米，形状规整，分布均匀。制备的导电膜具有良好的透明性和导电性，并具有高度柔性和耐弯折性能。这些结果表明，银纳米线是一种具有良好应用前景的柔性透明导电材料，该研究为银纳米线制备及柔性透明导电材料的开发提供了新的思路和方向。
参考文献
[1]X.Li,X.Zhang,Y.Bai,etal.Synthesisofsilvernanowires-nanoparticleswithadjustablepercolationthresholdfortransparentconductivefilm[J].Nanotechnology.2018,29:075604.
[2]Y.Liu,D.Ren,L.Chi,etal.Highlystretchableandtransparentsilvernanowire-PDMScompositeelectrode[J].JournalofAlloysandCompounds.2019,782:137-143.
[3]J.Liu,T.Huang,X.Liu,etal.Asimpleandscalablemethodtofabricatelarge-areaandhigh-uniformitytranspar