用于柔性電子產(chǎn)品的AZO-石墨烯復(fù)合材料制備及性能研究.pdf

1、透明導(dǎo)電材料是一種具備優(yōu)異電學(xué)和光學(xué)性能的材料，在太陽(yáng)能電池、液晶顯示器、觸摸屏及其它光電器件領(lǐng)域被大量使用，在這些領(lǐng)域中主要以透明導(dǎo)電薄膜的形式存在。目前，透明導(dǎo)電薄膜主要通過磁控濺射等方法制備在玻璃、硅片等硬質(zhì)襯底，無(wú)法彎曲折疊。而柔性電子材料和柔性太陽(yáng)電池是電子產(chǎn)品及新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。柔性太陽(yáng)電池是解決當(dāng)前太陽(yáng)電池易碎、笨重、難以安裝在非平面結(jié)構(gòu)的有效方案，并能與建筑、交通工具和電器很好地融為一體。目前普遍使用的透明導(dǎo)電電極是

2、銦錫氧化物(ITO)薄膜，但銦資源稀少，制膜設(shè)備昂貴、其薄膜無(wú)法彎曲折疊，發(fā)展不使用稀有資源的柔性透明導(dǎo)電薄膜有十分重要的實(shí)用價(jià)值。
　　本文制備了高長(zhǎng)徑比的鋁摻雜氧化鋅(Al-doped ZnO，簡(jiǎn)稱AZO)納米線，并與石墨烯復(fù)合，采用卷對(duì)卷工藝在柔性PET襯底上制備了透明導(dǎo)電薄膜。同時(shí)利用X射線衍射儀(XRD)、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)、能譜分析(EDS)、紫外可見分光光度計(jì)(UV-Vis)以及四探針測(cè)試儀對(duì)所制備材料的

3、形貌、結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征。主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　利用水熱法分別在硅片、FTO導(dǎo)電玻璃和載玻片三種襯底上制備了納米AZO。結(jié)果表明，在硅襯底上制備的材料呈現(xiàn)良好的一維線狀結(jié)構(gòu)，AZO納米線與硅襯底垂直生長(zhǎng)，具有良好的c軸取向。AZO納米棒長(zhǎng)度約為0.5-1.5μm，直徑20-80nm，長(zhǎng)徑比可達(dá)30-50，并且當(dāng)Al的摩爾摻雜量在5％和7％時(shí)，具備較好的形貌。以載玻片為襯底制備的納米AZO材料，其形貌也為一維結(jié)構(gòu)，并且Al摻雜量

4、不同時(shí)，形貌有所差異，其長(zhǎng)徑比在10左右。以FTO導(dǎo)電玻璃為襯底制備的材料，其形貌為均勻的片層花瓣?duì)罱Y(jié)構(gòu)。
　　利用低溫水熱法在無(wú)襯底存在的條件下制備了長(zhǎng)徑比高達(dá)100以上的AZO納米線，線與線相互交錯(cuò)，構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。通過改變實(shí)驗(yàn)條件，制備出了片層、納米微球、花瓣?duì)畹榷喾N形貌的納米材料。利用熱分解法制備了長(zhǎng)徑比達(dá)20左右的AZO納米線。利用溶膠凝膠法制備的納米材料則為由片層相互堆疊而成的AZO多級(jí)結(jié)構(gòu)。并研究了添加劑HMTA、PE

5、G-400和pH值對(duì)水熱制備AZO納米結(jié)構(gòu)的影響。
　　利用還原氧化石墨烯的方法制備了石墨烯，并在玻璃襯底用浸漬提拉法法制備了一層石墨烯薄膜，然后水熱制備了納米AZO。利用水熱、溶劑熱等方法制備了AZO/rGO復(fù)合材料，得到了多種不同形貌的復(fù)合材料。單次提拉石墨烯制備的復(fù)合材料薄膜比兩次提拉制備的復(fù)合材料薄膜透過率高，并且AZO/rGO復(fù)合材料薄膜的透過率比單一石墨烯薄膜的透過率高。四探針測(cè)試儀結(jié)果表明，采用卷對(duì)卷工藝在柔性PET