通过高长径比的银-二氧化锡（Ag-SnO2）纳米线导电填料制备的透明抗静电压敏胶（PSA）薄膜

《Progress in Materials Science》：Transparent antistatic pressure-sensitive adhesive (PSA) films achieved via high aspect ratio Ag-SnO 2NWs conductive filler

硅基压敏胶（PSA）作为电子元件包装材料，需兼具抗静电性和高光学透明性。本研究通过共沉淀法简便合成高比表面积SnO?纳米线，经化学沉积制备Ag-SnO? NWs导电填料，在2.5%填充量下实现表面电阻10?Ω（较纯PET降低6个数量级），透光率75%，剥离强度保持81.25%。该材料兼具优异导电性和光学性能，为电子器件包装提供新方案。

　　硅胶压敏粘合剂（PSA）作为一种新兴且广泛使用的电子元件包装材料，近年来在满足现代电子设备的防静电性能和光学透明度方面面临越来越多的挑战。尽管诸如MXene、碳基材料和银纳米线（AgNWs）等高长径比纳米材料被广泛用于PSA中作为导电填料，以提升其防静电性能和透明度，但这些材料的高成本和复杂的合成工艺限制了其大规模商业化应用。为此，本研究开发了一种简单的共沉淀方法，用于合成具有高长径比的一维SnO?纳米线（NWs），随后通过化学沉积工艺制备Ag-SnO? NWs作为透明防静电薄膜的导电填料。得益于高长径比Ag-SnO? NWs出色的电导率（1.25 × 10? S/m）和优异的分散稳定性，即使填料含量仅为2.5%，Ag-SnO?/PSA薄膜的防静电性能也显著提升。Ag-SnO?/PSA薄膜的表面电阻从1012 Ω降低至10? Ω，可见光透过率高达75%。此外，Ag-SnO?/PSA薄膜仍保持81.25%的剥离强度保留率，并表现出良好的耐久性和稳定性。Ag-SnO?/PSA薄膜在透明防静电材料领域展现出卓越的综合性能，显示出其作为电子设备防静电包装和透明防静电薄膜的潜在应用价值。

硅胶压敏粘合剂在电气、电子、医疗和汽车等行业广泛应用，尤其是在微电子领域，因其优异的抗老化性能、易于从表面剥离以及对基材的强粘附性，成为传统粘合剂的替代品。此外，它们常与聚合物材料（如PET和PTFE）结合，用于电子元件包装的防静电薄膜。然而，硅胶和聚合物材料的固有电绝缘性使其容易积累静电，这可能导致敏感设备和电子元件的损坏，以及潜在的安全风险，例如在某些环境中引发火灾或爆炸。因此，赋予这些聚合物材料防静电性能可以有效减少或防止静电积累，从而保护电子元件并确保人员和设备的安全。

为了实现防静电性能，各种导电填料被开发出来。这些填料在PSA基体中形成导电网络，有助于静电的消散并防止其积累。同时，优化这些导电填料的结构和含量对于保持PSA和聚合物材料的高透明度至关重要。这种优化扩展了防静电薄膜的应用范围，并解决了上述问题。防静电性能主要由填料含量（体积分数）、其在基体中的分布以及填料的固有特性决定，包括电导率、长径比和介电常数。根据经典的渗流理论，防静电薄膜的电性能不仅受到导电填料浓度的影响，还与导电网络的结构密切相关。导电填料形成连续导电网络所需的最低浓度被称为渗流阈值（φ_c）。较低的φ_c是理想的，因为它可以在较低的填料负载下实现防静电性能，从而最小化对PSA基体固有性能的不利影响。例如，球形且随机分散的填料如碳黑和金属颗粒通常具有φ_c范围在10%至30%之间。然而，如此高的填料含量不仅会增加加工和生产成本，还可能影响聚合物材料的光学和机械性能。此外，所制备材料的光学透明度由多种因素决定，包括填料的浓度、分散状态、与基体的折射率匹配性以及其固有的光吸收特性。因此，必须在导电性与光学透明度之间找到平衡，以维持所需的导电性水平同时确保足够的透明度。一种创新的策略是通过使用高长径比的导电填料，以减少达到渗流阈值所需的填料浓度。这类填料有助于形成高效的导电网络，从而有效消散静电。此外，匹配填料与基体的折射率，以及提高其分散兼容性，可以减少填料的光吸收，进一步推动高透明度、优异防静电性能的透明薄膜的开发。

银纳米线（AgNWs）是一种具有前景的导电填料，它结合了银的超高导电性和纳米材料的尺寸效应。AgNWs形成的网络结构表现出优异的电导率，同时允许可见光的透过，使其在透明防静电材料的开发中极具吸引力。Miao等人利用肼还原的聚多巴胺功能化氧化石墨烯（RPFGO）与AgNWs混合纳米材料制备了透明导电薄膜用于防静电涂层。结果显示，RPFGO-AgNWs电极的面电阻为63 Ω/sq，透光率为70.5%。Tao等人采用一步法和低温沉积工艺制备了AgNWs/TiO_x透明导电薄膜用于防静电应用，取得了面电阻为100 Ω/sq、可见光透过率为84%的成果。然而，AgNWs的高成本、低产率以及复杂的生产工艺限制了其实际应用。此外，AgNWs薄膜的一个主要问题在于其容易发生局部氧化或从基材脱落，这会显著降低薄膜的防静电性能。

因此，研究人员正致力于开发低成本且可扩展的导电填料合成方法，以替代碳基材料和AgNWs，目标是实现优异的防静电性能和高光学透明度。其中，SnO?纳米线（NWs）在导电填料领域尤为突出，因其宽禁带、优异的化学稳定性、易于制备以及在可见光谱范围内的高透明度。传统的透明导电薄膜通常由氧化铟锡（ITO）、氟掺杂氧化锡（FTO）和锑掺杂氧化锡（ATO）制成，这些材料因其优异的电导率和稳定性而受到青睐。大量研究集中在这些透明导电氧化物薄膜，特别是在薄膜太阳能电池和透明导电电极的应用上。然而，这些透明导电氧化物薄膜的制备往往涉及昂贵且复杂的工艺，如磁控溅射和化学气相沉积。由于这些高昂的制备成本和工艺挑战，SnO?纳米线在防静电薄膜中的应用仍然受到显著限制。

本研究提出了一种改进的、成本效益高且可扩展的合成Ag-SnO?纳米线导电填料的方法。随后，通过简单的共沉淀、化学沉积以及使用Meyer杆涂布工艺与PSA结合，制备了透明防静电Ag-SnO?/PSA薄膜。该研究系统地探讨了反应条件对Ag-SnO?纳米线形态和性能的影响，以及导电填料含量对薄膜电、光、机械和耐久性等特性的影响。研究结果表明，Ag-SnO?/PSA薄膜在透明防静电材料领域具有广阔的应用前景。

SnO?纳米线的合成采用共沉淀方法，简要步骤为：在反应温度保持在90℃的条件下，将0.1 mol/L的SnCl?·2H?O加入含有0.2 mol/L H?C?O?·2H?O溶液的玻璃烧杯中，并加入1%的表面活性剂。混合物在反应完全后保持15分钟，如反应条件所示。SnO?纳米线的形态可以通过调节多种合成参数进行精确控制，如反应物的类型、浓度和比例、溶剂系统、表面活性剂的性质和浓度，以及反应的热条件。此外，锡源的类型和浓度对SnO?纳米材料的形态、结构和分散性具有显著影响。这些反应参数与锡源之间的相互作用凸显了其对SnO?纳米材料性能的重要影响。通过优化这些参数，可以实现SnO?纳米线的高长径比，同时确保其在基体中的均匀分布，从而形成高效的导电网络。

SnO?纳米线的高长径比和均匀分布使其在基体中形成高效的导电网络，显著提升了薄膜的电性能。该薄膜的表面电阻低至10? Ω，仅为纯PET的六个数量级。即使仅添加2.5%的填料，Ag-SnO?/PSA薄膜仍能保持高达75%的可见光透过率和81.25%的剥离强度保留率。这些结果表明，Ag-SnO?/PSA薄膜在透明防静电材料领域具有广泛的应用潜力。此外，研究还表明，通过合理的合成和处理工艺，可以有效提高SnO?纳米线的分散稳定性，减少其在基体中的聚集，从而确保其在高透明度薄膜中的应用。这种材料不仅能够满足电子设备对防静电性能的需求，还能保持良好的光学和机械性能，使其在多种应用场景中具有优势。

研究结果进一步显示，Ag-SnO?/PSA薄膜在实际应用中表现出优异的综合性能。其表面电阻的显著降低、高可见光透过率以及良好的剥离强度保留率，使其在透明防静电材料领域具备良好的竞争力。同时，该薄膜的耐久性和稳定性也得到了验证，这为其在长期使用中的可靠性提供了保障。通过本研究的合成方法，不仅降低了生产成本，还提高了材料的可扩展性，使其更易于实现工业化生产。这种材料有望成为未来电子设备包装材料的重要选择，特别是在对光学透明度和防静电性能有较高要求的领域。

此外，研究还发现，Ag-SnO?纳米线的高长径比和均匀分布是其优异性能的关键因素。这些特性有助于形成高效的导电网络，从而在较低的填料含量下实现显著的防静电效果。同时，其与基体的折射率匹配性也提高了材料的光学透明度，使其在可见光范围内保持较高的透过率。这种材料的开发不仅为电子设备的包装提供了新的解决方案，也为透明防静电薄膜的应用提供了新的思路。通过进一步的优化和研究，可以推动该材料在更多领域的应用，提高其性能和适用性。

研究还强调了导电填料在防静电薄膜中的重要性。填料的含量、分布以及其固有特性对薄膜的性能有直接的影响。通过合理的填料选择和处理工艺，可以实现防静电性能与光学透明度之间的平衡。这不仅有助于满足电子设备对材料性能的多重需求，还能提高材料的实用性和经济性。同时，研究还指出，填料的分散稳定性和界面兼容性对薄膜的性能具有重要影响，因此需要在这些方面进行优化，以确保材料的长期稳定性和可靠性。

本研究的合成方法为开发低成本、高性能的透明防静电材料提供了新的思路。通过共沉淀和化学沉积工艺，可以实现SnO?纳米线的高效合成，并进一步与AgNWs结合，形成具有优异导电性能和光学透明度的复合填料。这种填料的制备不仅降低了生产成本，还提高了材料的可扩展性，使其更易于实现工业化生产。此外，该材料在实际应用中表现出良好的综合性能，使其在电子设备包装和透明防静电薄膜领域具有广阔的应用前景。

研究还表明，Ag-SnO?纳米线的高长径比和均匀分布是其优异性能的关键因素。这些特性有助于形成高效的导电网络，从而在较低的填料含量下实现显著的防静电效果。同时，其与基体的折射率匹配性也提高了材料的光学透明度，使其在可见光范围内保持较高的透过率。这种材料的开发不仅为电子设备的包装提供了新的解决方案，也为透明防静电薄膜的应用提供了新的思路。通过进一步的优化和研究，可以推动该材料在更多领域的应用，提高其性能和适用性。

研究还强调了导电填料在防静电薄膜中的重要性。填料的含量、分布以及其固有特性对薄膜的性能有直接的影响。通过合理的填料选择和处理工艺，可以实现防静电性能与光学透明度之间的平衡。这不仅有助于满足电子设备对材料性能的多重需求，还能提高材料的实用性和经济性。同时，研究还指出，填料的分散稳定性和界面兼容性对薄膜的性能具有重要影响，因此需要在这些方面进行优化，以确保材料的长期稳定性和可靠性。

此外，研究还发现，Ag-SnO?纳米线的高长径比和均匀分布是其优异性能的关键因素。这些特性有助于形成高效的导电网络，从而在较低的填料含量下实现显著的防静电效果。同时，其与基体的折射率匹配性也提高了材料的光学透明度，使其在可见光范围内保持较高的透过率。这种材料的开发不仅为电子设备的包装提供了新的解决方案，也为透明防静电薄膜的应用提供了新的思路。通过进一步的优化和研究，可以推动该材料在更多领域的应用，提高其性能和适用性。

研究还表明，Ag-SnO?纳米线的高长径比和均匀分布是其优异性能的关键因素。这些特性有助于形成高效的导电网络，从而在较低的填料含量下实现显著的防静电效果。同时，其与基体的折射率匹配性也提高了材料的光学透明度，使其在可见光范围内保持较高的透过率。这种材料的开发不仅为电子设备的包装提供了新的解决方案，也为透明防静电薄膜的应用提供了新的思路。通过进一步的优化和研究，可以推动该材料在更多领域的应用，提高其性能和适用性。

本研究的合成方法不仅降低了生产成本，还提高了材料的可扩展性，使其更易于实现工业化生产。这种材料在实际应用中表现出良好的综合性能，使其在电子设备包装和透明防静电薄膜领域具有广阔的应用前景。通过进一步的优化和研究，可以推动该材料在更多领域的应用，提高其性能和适用性。研究结果表明，Ag-SnO?/PSA薄膜在透明防静电材料领域具有重要的应用价值，有望成为未来电子设备包装材料的重要选择。