碳納米管透明導電薄膜的可控制備
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上海卷柔新技術光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學儀器及其零配件的高科技企業(yè)，公司2005年成立在上海閔行零號灣創(chuàng)業(yè)園區(qū)，專業(yè)的光電鍍膜公司，技術背景依托中國科學院，卷柔產(chǎn)品主要涉及光學儀器及其零配件的研發(fā)和加工；光學透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監(jiān)控等光學鍍膜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務。
碳納米管具有優(yōu)良的導電性能、透光性能和十分突出的柔性, 在柔性透明導電薄膜中有著良好的應用前景. 如何制備同時擁有良好導電性能和透光性能的碳納米管薄膜是這一領域研究的核心問題. 北京大學李彥教授及其團隊綜合評述了碳納米管薄膜的制備方法, 并重點討論了基于漂浮催化劑化學氣相沉積法的碳納米管薄膜的可控制備. 在生長過程中限制碳納米管的團聚、增加碳納米管的長度、降低雜質的含量是提高碳納米管薄膜性能的主要策略.
碳納米管具有優(yōu)異的電學性能、光學性能、力學性能和化學穩(wěn)定性，碳納米管組裝成的薄膜具有十分突出的柔性，因此在柔性光伏器件、柔性儲能器件、柔性顯示器件、柔性傳感器件和柔性電子學等領域具有良好的應用前景. 特別是作為柔性透明導電薄膜，碳納米管薄膜具有極大的優(yōu)勢. 如何面向器件應用的要求，可控地制備高性能的碳納米管薄膜，是這一領域研究的重點.
透明導電薄膜是多種柔性器件中的關鍵組成部分. 理想的透明導電薄膜應同時具有良好的透光性能和導電性能. 由于大部分柔性器件主要在可見光波段工作，因此通常使用對波長為550 nm可見光的透過率（T）來衡量透明導電薄膜的透光性能. 對于薄膜材料，一般使用方阻（即薄膜電阻，Rsh，單位為Ω/sq. 或Ω/□）來衡量其導電性. 不同的柔性器件對透明導電薄膜的性能有著不同的要求. 通常，對于柔性光伏器件中的透明導電薄膜，在透光率為90%時方阻應小于100 Ω/sq. ，即其透明導電性能需達到100 Ω/sq. @90%T；在柔性顯示器件中，透明導電薄膜的性能至少要達到100Ω/sq. @85%T；在柔性觸控面板中，透明導電薄膜性能至少應達到500 Ω/sq. @85%T.
氧化銦錫（ITO）是目前使用*廣泛的透明電極材料. 它可以在高透光率（>85%）時仍具有較低的方阻（10~100 Ω/sq.）. 然而，ITO是一種脆性陶瓷材料，柔性較差，不利于其在柔性器件中的應用. 此外，銦元素的豐度較低，因此ITO成本較高. 柔性透明導電薄膜研究所面臨的核心挑戰(zhàn)，就是尋找可以同時滿足導電、透光、柔性這三方面性能要求的材料. 當某一材料的透明導電薄膜性能超過100Ω/sq. @90%T 這一標準時，這種材料就基本滿足了在器件應用中替代ITO的要求. 目前，柔性透明導電薄膜的研究主要集中于金屬納米線、石墨烯和碳納米管等材料.
金屬納米線薄膜由于金屬的高導電性和低表面電阻，在觸摸顯示屏中具有應用優(yōu)勢，但存在穩(wěn)定性較差和環(huán)境光反射率高的問題. 石墨烯和碳納米管都具有良好的導電性. 但石墨烯薄膜的抗拉伸性能較差，拉伸后其性能明顯下降. 相比而言，碳納米管薄膜具有柔性突出、導電性良好、化學穩(wěn)定性強、光譜范圍寬等特點，是非常理想的柔性透明導電薄膜.
本文介紹了碳納米管柔性透明導電薄膜的制備方法，并重點討論了調控碳納米管薄膜的導電性能和透光性能的方法.
單壁碳納米管柔性透明導電薄膜展現(xiàn)出了**的應用前景，有望成為多種柔性器件中透明電極的解決方案. 在過去10余年間，研究者對于碳納米管薄膜的可控制備積累了豐富的經(jīng)驗，并向著碳納米管透明導電薄膜的實用化穩(wěn)步推進. 通過在FCCVD生長過程中限制碳納米管的團聚、增加碳納米管的長度以及增大碳納米管的直徑，直接生長出的碳納米管薄膜的性能已經(jīng)接近甚至超過100 Ω/sq. @90%T 的標準，并且可以通過摻雜進行進一步的提高. 通過卷對卷沉積裝置，碳納米管薄膜已經(jīng)可以實現(xiàn)米級尺寸的制備. 這些結果預示著碳納米管透明導電薄膜的商業(yè)化應用可能就在不遠的將來.
為了進一步推動碳納米管透明導電薄膜的應用，對于碳納米管FCCVD生長過程的深入理解和細致調控是必不可少的. 首先，對催化劑尺寸分布的控制可能是進一步的研究重點之一. 目前，在FCCVD過程中，對于催化劑尺寸的控制仍是一個挑戰(zhàn). 而控制催化劑的尺寸分布是控制碳納米管直徑分布，進而調控其帶隙等諸多性質的基礎. 通過催化劑的合理設計，例如引入適當?shù)妮d體或可以起到穩(wěn)定作用的**元金屬，是解決這一問題的可能方法之一. 其次，目前FCCVD生長碳納米管薄膜的催化劑主要集中于Fe這一種金屬. 對于催化劑組成的調控有利于實現(xiàn)碳納米管的結構可控生長. 但是，F(xiàn)CCVD生長過程要求催化劑可以漂浮在氣相中. 在對催化劑組成的調控中如何有效地滿足這一條件仍是一個挑戰(zhàn). 第三，研究者已經(jīng)發(fā)展了多種在CVD過程中實現(xiàn)碳納米管導電性控制的策略，但是這些策略尚未能在FCCVD生長中得以應用. 如果可以借鑒這些策略，在FCCVD生長中實現(xiàn)碳納米管的導電性控制，例如直接生長半導體性碳納米管薄膜，將極大地拓寬碳納米管薄膜的應用范圍. 第四，雖然摻雜可以有效地提高碳納米管薄膜的導電性能，但目前的摻雜劑往往穩(wěn)定性欠佳. 開發(fā)穩(wěn)定、高效并且可以與后續(xù)器件制作工藝相兼容的摻雜劑，不僅可以穩(wěn)定地提高碳納米管薄膜的性能，還可以增加實際應用中對于直接生長出的碳納米管薄膜性能波動的容忍程度. 這對于推動碳納米管薄膜的實用化有著重要意義.
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上海卷柔新技術光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學儀器及其零配件的高科技企業(yè)，公司2005年成立在上海閔行零號灣創(chuàng)業(yè)園區(qū)，專業(yè)的光電鍍膜公司，技術背景依托中國科學院，卷柔產(chǎn)品主要涉及光學儀器及其零配件的研發(fā)和加工；光學透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監(jiān)控等光學鍍膜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務。
采用德國薄膜制備工藝，形成了一套具有嚴格工藝標準的閉環(huán)式流程技術制備體系，能夠制備各種超高性能光學薄膜，包括紅外薄膜、增透膜，ARcoating,激光薄膜、特種薄膜、紫外薄膜、x射線薄膜，應用領域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、醫(yī)用激光器、光學科研，紅外制導、面部識別、VR/AR應用,博物館，低反射櫥窗玻璃，畫框，工業(yè)燈具照明，廣告機，點餐機，電子白板，安防監(jiān)控等。
卷柔新技術擁有自主知識產(chǎn)權的全自動生產(chǎn)線【sol-gel溶膠凝膠法鍍膜線】，這條生產(chǎn)線能夠生產(chǎn)全球先進的減反射玻璃。鍍膜版面可達到2440*3660mm，玻璃厚度從0.3mm到12mm都可以,另外針對PC,PMMA方面的增透膜也具有量產(chǎn)生產(chǎn)能力。ARcoating減反膜基本接近無色,色彩還原性好，并且可以避免了磁控濺射的缺點，鍍完增透膜后玻璃可以做熱彎處理和鋼化處理以及DIP打印處理。這個難度和具有很好的應用性，新意突出，實用性突出，濕法鍍膜在價格方面也均優(yōu)于真空磁控的干法。
卷柔減反射(AR)玻璃的特點:高透,膜層無色,膜硬度高,抗老化性強(耐候性強于玻璃),玻璃長期使用存放不發(fā)霉,且有一定的自潔效果.AR增透減反膜玻璃產(chǎn)品廣泛應用于**文博展示、低反射幕墻、廣告機玻璃、節(jié)能燈具蓋板玻璃、液晶顯示器保護玻璃等多行業(yè)。
我們的愿景：卷柔讓光學更具價值！
我們的使命：有光的地方就有卷柔新技術！
我們的目標：以高質量的產(chǎn)品，優(yōu)惠的價格,貼心的服務，為客戶提供優(yōu)良的解決方案。
上海卷柔科技以現(xiàn)代鍍膜技術為核心驅動力，通過鍍膜設備、鍍膜加工、光學鍍膜產(chǎn)品服務于客戶，努力為客戶創(chuàng)造新的利潤空間和競爭優(yōu)勢，為中國的民族制造業(yè)的發(fā)展貢獻力量。
