一种图案化透明电路及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于电路制备技术领域，具体涉及一种图案化透明电路及其制备方法和应用。


背景技术：

2.未来的电子设备通常被设想为是透明的，例如透明的电脑、触摸屏、手机和可穿戴医疗设备。透明的电路是此类设备的重要组成部分。然而，由于透明电路领域存在两大挑战，完全透明的电路很难实现，挑战之一是导电材料和基板都是透明的，第二项挑战则是超精准的图案控制。
3.目前电子工业主要以物理溅射氧化铟锡（ito）、物理沉积石墨烯或湿法涂布银纳米线的工艺制备透明导电涂层，通过激光蚀刻或化学药水选择性腐蚀的方法制备图案化的透明导电涂层。
4.激光蚀刻工艺由点光源引发，其蚀刻效率无法满足大幅面、高效率制备；化学药水选择性腐蚀工艺等同于电路板（pcb）涂胶（或干膜）、曝光、显影及清洗工艺，工序繁琐，且产生大量的废水、废液。
5.透明电路在电子工业领域具有特殊的用途，在显示面板、触控屏以及光伏等领域具有广泛的应用，因此急需开发一种图案化透明电路的制备方法。


技术实现要素：

6.在对透明电路制备方法的研究和实践过程中，本发明的发明人发现：喷墨打印是一种适合大面积、高效率的高通量材料沉积制程，利用喷墨打印开发了一种图案化透明电路的制备方法。
7.本发明提供一种图案化透明电路的制备方法，包括如下步骤：s1：在透明基板表面喷墨打印uv光固化墨水a，经uv光辐射后形成图案化的牺牲材料a-s层；s2：制备透明导电层，将含有纳米导电材料的分散液b覆盖牺牲材料a-s层及透明基板的其余表面；s3：采用烘烤工艺将透明导电层进行固化处理，强化纳米导电材料与透明基板之间的结合力；s4：将步骤s3处理后的透明基板浸入溶液c中，牺牲材料a-s层及其表面覆盖的纳米导电材料被剥离，经清洗烘干后，形成主要由透明基板和纳米导电材料构成的透明电路。
8.步骤s1所述的透明基板为聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、透明聚酰亚胺薄膜、玻璃、聚萘二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯薄膜中的一种。
9.步骤s1所述的喷墨打印为压电式喷墨打印或热发泡喷墨打印。
10.步骤s1所述的牺牲材料a-s层经水或碱性水溶液浸泡或冲洗下，能够从透明基板剥离。
11.步骤s2所述的分散液b主要由纳米导电材料、溶剂、表面活性剂、粘结剂、流平剂和固化交联剂组成；所述的纳米导电材料为金属纳米线。所述金属纳米线为金纳米线、银纳米
线或铜纳米线。含有纳米导电材料的分散液b黏度比较低，流动性非常高，涂布出来就是透明导电薄膜。金属纳米线相互搭接交叉形成无序的导电网络。
12.步骤s2所述的分散液b中纳米导电材料的含量为0.2wt%
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10wt%。
13.步骤s3所述烘烤固化温度为100℃
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600℃，烘烤时间为5-60min。烘烤固化可将分散液b中的溶剂去除。同时，烘烤过程也强化了纳米导电材料与透明基板之间的结合力，溶液c不会对纳米导电材料在透明基板上的附着产生影响。
14.步骤s4所述的溶液c为水或碱性水溶液。由于金属纳米线形成的是网络状结构，不是致密的，因此溶液c可通过间隙渗透进去，同时也能渗透到牺牲材料a-s层与透明基板之间。牺牲材料a-s层在溶液c的作用下从透明基板表面剥离，连同其表面的纳米导电材料也被去除。
15.根据所述的制备方法得到的透明电路。
16.所述方法制备的透明电路的应用，所述透明电路用于透明电子显示、透明电子广告、电子照明以及透明电子加热设备。
17.本发明的有益效果是：本发明的技术方案基于喷墨打印形成牺牲材料以及牺牲材料的可剥离性，适合大面积、高效率制备图案化的透明电路，在透明电子显示、透明电子广告、电子照明以及透明电子加热等领域具有潜在应用价值。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将结合实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些附图，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
19.图1为实施例1的一种图案化透明电路的制备方法的流程图。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例和附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
21.本发明实施例提供一种图案化透明电路的制备方法，能够适合大面积、高效率制备图案化的透明电路。
22.实施例1一种图案化透明电路的制备方法，图1是本发明的一种图案化透明电路的制备方法的流程图。
23.s1：在透明聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜表面采用压电式喷墨打印的方式打印uv光固化墨水a，经uv光辐射后形成图案化的牺牲材料a-s层；s2：制备透明导电层，将含有银纳米线的分散液b喷涂在牺牲材料a-s层及透明聚萘二甲酸乙二醇酯的其余表面；s3：200℃烘烤20min将透明导电层进行固化处理，强化银纳米线与透明聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜之间的结合力；s4：将步骤s3处理后的透明聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜浸入碱性水溶液中，牺牲材料a-s层及其表面的银纳米线被剥离，残留的银纳米线区域构成了透明导电线路。经清洗烘干
后，形成主要由透明聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜和银纳米线构成的透明电路。含有银纳米线的分散液b制备的牺牲材料层在碱性水溶液中极易被剥离去除。
24.步骤s2所述的分散液b主要由银纳米线、混合溶剂（包括水、乙醇和异丙醇）、表面活性剂、粘结剂、流平剂和固化交联剂组成。银纳米线相互搭接交叉形成导电网络。
25.步骤s2所述的分散液b中银纳米线的含量为2wt%。
26.烘烤固化可将分散液b中的溶剂去除。
27.牺牲材料a-s层在碱性水溶液的作用下从透明聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜表面剥离，连同其表面的银纳米线也被去除。
28.本实施例制备的透明电路可用于透明电子显示、透明电子广告、电子照明以及透明电子加热设备。
29.实施例2一种图案化透明电路的制备方法，s1：在透明聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜表面采用压电式喷墨打印的方式打印uv光固化墨水a，经uv光辐射后形成图案化的牺牲材料a-s层；s2：制备透明导电层，将含有铜纳米线的分散液b刮涂在牺牲材料a-s层及透明聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜的其余表面；s3：100℃烘烤30min将透明导电层进行固化处理，强化铜纳米线与透明聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜之间的结合力；s4：将步骤s3处理后的透明聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜浸入碱性水溶液中，牺牲材料a-s层及其表面的铜纳米线被剥离，残留的铜纳米线区域构成了透明导电线路。经清洗烘干后，形成主要由透明聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜和铜纳米线构成的透明电路。含有铜纳米线的分散液b制备的牺牲材料层在碱性水溶液中极易被剥离去除。牺牲材料a-s层在碱性水溶液的作用下从透明聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜表面剥离，连同其表面的铜纳米线也被去除。
30.步骤s2所述的分散液b由铜纳米线、混合溶剂 （包括水、乙二醇和丙二醇甲醚）、表面活性剂、粘结剂、流平剂和固化交联剂组成。铜纳米线相互搭接交叉形成导电网络。
31.步骤s2所述的分散液b中铜纳米线的含量为10wt%。
32.烘烤固化可将分散液b中的溶剂去除。
33.本实施例制备的透明电路可用于透明电子显示、透明电子广告、电子照明以及透明电子加热设备。
34.实施例3一种图案化透明电路的制备方法，s1：在透明玻璃表面采用热发泡喷墨打印的方式打印uv光固化墨水a，经uv光辐射后形成图案化的牺牲材料a-s层；s2：制备透明导电层，将含有金纳米线的分散液b喷涂在牺牲材料a-s层及玻璃的其余表面；s3：300℃烘烤60min将透明导电层进行固化处理，强化金纳米线与透明玻璃之间的结合力；s4：将步骤s3处理后的透明玻璃浸入水中，牺牲材料a-s层及其表面的金纳米线被剥离，残留的金纳米线区域构成了透明导电线路。经清洗烘干后，形成主要由玻璃和金纳米线构成的透明电路。含有金纳米线的分散液b制备的牺牲材料层在水中极易被剥离去除。
35.步骤s2所述的分散液b由金纳米线、混合溶剂（包括水、丙三醇和异丙醇）、表面活性剂、粘结剂、流平剂和固化交联剂组成。金纳米线相互搭接交叉形成无序的导电网络。
36.步骤s2所述的分散液b中金纳米线的含量为0.2wt%。
37.烘烤固化可将分散液b中的溶剂去除。牺牲材料a-s层在水中从透明玻璃表面剥
离，连同其表面的金纳米线也被去除。
38.本实施例制备的透明电路可用于透明电子显示、透明电子广告、电子照明以及透明电子加热设备。
39.以上对本发明实施例所提供的一种图案化透明电路的制备方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。