银基透明导电薄膜的研究进展

透明导电薄膜是一种既透明又导电的特殊材料，被广泛应用在液晶显示屏、触摸屏、发光二极管、太阳能电池等领域以及作为防静电和电磁屏蔽层。在这些应用中，透明导电膜作为其必不可少的组件，愈来愈多地受到关注。传统用于制备透明导电材料的ITO的缺陷与不足推动了对新型透明导电膜的研究。在诸多的替代材料中，银纳米线膜可以提供良好的导电性与光的透过率而受到广泛的关注。为此，新型银基透明导电膜的研究有着重要的意义与发展前景。

日本大阪大学在2011年就有银纳米线透明电极的应用展示。大阪大学产业化研究所的菅沼研究室开发出了可在类似于PET的低耐热性塑料基板上形成透明电极的技术，并在”Printable Electronics 2011”（2011年2月16～18日，东京有明国际会展中心，与“nano tech 2011国际纳米科技综合展暨技术会议”同时举行）上进行了展示。大阪大学已经确认，该技术可确保与原来相同的透明性和导电性，即使弯折也不会出现电阻上升等问题。目标是应用于有机EL照明展品以及有机太阳能电池等柔性元件专用的透明电极中。

大阪大学开发出了采用银纳米线、但可省去烧结工序的技术。具体方法是，清洗分散在PVP中的银纳米线，将银纳米线上附着的PVP量减至最低。由此，可省去在涂布后蒸发PVP的烧结工序。涂布后只实施冲压工序便实现了希望的透明性和低电阻。关于清洗工序，大阪大学称已对其进行了优化，不过未公布详情。

近期，固体所研究人员在制备超高长径比银纳米线方面发现了一种简易的新方法，并在所获得高品质银纳米线材料的基础上，制备了性能光/电性能优异的透明导电薄膜，并将其应用于透明加热器，成功实现了加热器加热温度、响应时间等性能的调控。银纳米线作为新型透明导电薄膜材料而被广泛研究。然而，银纳米线结构参数调控难度较大，特别是高端电子器件如触摸屏等应用需要直径小于40纳米、长径比大于800的银纳米线，对这类银纳米线的制备极具挑战性。而高品质银纳米线及透明导电薄膜，可以满足触控设备及透明加热器等的快速响应的需求。

固体所叶长辉研究员课题组研究生冉云霞等克服了单一链长PVP表面活性剂不利于调控银纳米线直径及长径比的困难，通过利用混合链长PVP作为表面活性剂，在常压、较低温度下即可极大地减小银纳米线的直径，最终获得了直径~25nm，长径比>1000的银纳米线。利用这种超细及超大长径比的银纳米线制备了具有优异光/电性能的透明导电薄膜，为替代传统ITO实现新一代柔性光电器件提供了可能。相关结果发表在RSC出版商的《化学通讯》杂志上（Chem.Commu 2014, 50, 14877-14880），并申请了一项国家发明专利（201410453758.0）。在制备了性能优异的银纳米线透明导电薄膜基础之上，该课题组季书林博士等制作了快速响应的透明加热器，并实现了1分钟之内的快速、均匀加热。研究发现透明加热器电阻温度系数对热响应时间和热交换系数有重要影响。获得的快速响应透明加热器，可应用于除雾玻璃、传感器或者热致变色基底。相关结果发表在Wiley出版商的《Small》杂志上（Small 2014, 10, 4951），并申请了一项国家发明专利（201410206950.X）。