基于AgNWs透明柔性加热薄膜的制备及其性能研究

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透明柔性加热薄膜是一种能弯曲、在可见光范围内透明、通电后能发热的一种薄膜器件,在车窗除霜除雾、热疗治疗、热致变色器件等领域具有广泛的应用前景。近年来,银纳米线(AgNWs)薄膜由于其具有优越的光电性能和良好的柔韧性,受到了人们的广泛关注。本文针对银纳米线复合薄膜的环境稳定性和光学透过率,研究并制备了两种结构的银纳米线加热膜,并对加热膜的光电特性、弯曲性能、加热性能进行了系统的研究,主要内容如下:1.制备了无色聚酰亚胺(cPI)/AgNW复合薄膜,并研究探讨了cPI膜的厚度对cPI/AgNW薄膜光学性能和机械性能的影响,最终得出制备cPI/AgNW复合薄膜的最佳工艺。2.为提高银纳米线加热膜应用时的环境稳定性,设计并制备了cPI/AgNW/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)三层结构的复合薄膜,同时研究了它的加热性能及其在除雾器件中的应用。结果表明:cPI/AgNW/PMMA复合薄膜的环境稳定性优于cPI/AgNW薄膜,PMMA层和cPI层有效地保护了AgNWs,减少其在环境中的氧化和硫化,极大地延缓了AgNWs被腐蚀过程;此外,复合薄膜还具有良好的机械柔韧性,经过6500次弯曲测试后,薄膜电阻的变化率最低为5%;该复合薄膜还表现出良好的加热性能,在6 V电压下,加热膜加热温度最高可达118.4°C;最后,基于该加热膜的除雾器件表现出了良好的除雾性能。3.为提高银纳米线透明加热膜的光学性能,利用SiO2的减反效果制备了高透明的SiO2/AgNW/cPI复合薄膜,并研究了它的光学性能、机械性能和加热性能,以及它在热致变色器件中的应用。结果表明:SiO2厚度为122 nm的SiO2/AgNW/cPI复合薄膜的透过率有最大提升效果;方阻为17.0Ω/sq的AgNW薄膜,透过率从83.4%上升到86.9%,薄膜透过率提高了3.5%;同时,SiO2/AgNW/cPI薄膜还具有良好的耐弯曲性能,经过5500次弯曲测试后,薄膜电阻变化率仅为4.5%;此外,SiO2/AgNW/cPI加热膜也表现出良好的加热性能,当输入电压为6 V时,稳态温度最高可达105°C;最后,我们将该加热膜应用到了热致变色器件中。
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