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关于MDSN与纳米银线紫外光稳定性差异的测试结果与探讨
2017.09.26   点击1151次

    叠层无序纳米银网(Multiplayer Disordered Silver Nanonetwork, 简称MDSNTM)透明导电膜是惠州易晖光电材料股份有限公司应用自有专利技术和高自动化生产线研发及投产的独家专利产品,成功在聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚酰亚胺(PI)等柔性透明衬底上镀制超低电阻的MDSNTM透明导电膜,产品服务于国内外市场的多个高端板块,如中大尺寸电容式触控(Large PCAP)、智能调光膜(Smart Windows)、透明加热膜(Transparent Heating)、电磁屏蔽膜(EMI)等领域。

    MDSNTM的内部结构设计及原理是采用了表面等离子体激元与入射光折射(Surface Plasmon Refraction)的原理(参考“Foundations of Plasmonics”, Y. Wang, E. W. Plummer, and K. Kempa, Advances in Physics 60, 799, 2011),即超薄银膜内的无序纳米孔洞可以促进上下表面等离子激元耦合增强,从而在保持低电阻的前提下提高产品透过率。

    紫外光可靠性测试(UV测试)是信息显示领域对应产品必须要通过的强制性测试,尽管其能量仅占标准阳光(AM1.5)以及显示器背光的5%,但是它却是造成产品耐用性能下降的主要因素,所造成的影响主要是表现为材料导电性能下降或失效、变色、亮度下降、龟裂、脱膜、附着力下降等问题。基于UV测试的重要性,我们委托第三方权威检测机构针对MDSNTM产品与部分常见纳米银线透明导电膜(SNW)产品进行了UV测试。

    一、测试条件(参照ASTM G 154标准)
    1、UV灯:UVA-340,行业公认的模拟阳光紫外线的最佳选择;
    2、辐照值:0.89W/m2/nm;
    3、峰值所处的波长:340nm;
    4、单次循环条件:8h UV at 60±3℃ Black Panel Temperature,4h Condensation at 50±3℃ Black Panel Temperature;
    5、UVA-340的光谱图,半宽在330-370nm。

    二、测试过程:
    1、测试产品:MDSNTM、N公司的SNW、L公司的SNW、H公司的SNW;
    2、测试机构:第三方机构“百***”;
    3、测试时间:287H,12个循环,期间170H和287H取样测试。

    三、测试结果:
    1、测试前(UV OH)的性能对比结果:

    从该图谱可以看出,L公司和H公司的SNW产品均在360-380nm的波段存在吸收峰,N公司的SNW产品在340-360nm的波段存在吸收峰,而MDSNTM产品在320-400nm全波段间都不存在吸收峰。另外,还可看到MDSNTM比SNW具备更优异的UV屏蔽功能。

    2、测试后(UV 170H和287H)的性能对比结果:



    四、分析及结论:
    从结果来看,经过170H的UV测试后,N公司的SNW已经无法测试出电阻,局部开始出现严重的脱膜,L公司和H公司的SNW出现面电阻骤增的现象并且在300mm*50mm的小尺寸上出现严重的不均匀现象。进一步经过287H的UV测试后,N公司和L公司的SNW基本出现无膜层的现象,H公司的SNW出现面电阻严重不均匀的现象,大部分区域基本无导电性能。MDSNTM的各项性能指标均保持正常,除了雾度(HAZE)有略微增加(主要是在UV测试过程中,露水凝固干燥形成水渍,导致雾度略微增加)。从以上数据来看,N公司、L公司和H公司的SNW产品在此轮287H的UV测试后均已失效。

    针对此失效产生的机理,主要源于未添加光稳定剂的导电膜在光稳定性测试方面表现欠佳,(参考Cambrios公司专利申请US20150270024A1中所述)。具体原因是SNW导电膜中存在大量密集的银纳米线团簇,而每一根银线实际上都是分散的独立纳米结构,其直径往往只有几十纳米,使得其在紫外光照射下必然产生等离子驻波谐振效应(Plasmon Resonance)从而发生对紫外光的高度吸收(见下图公开数据),并转化为热能,导致出现Ag→Ag变质反应以及SNW导电膜内高分子介质材料的化学键断裂,最终导致产品失效。该紫外吸收现象从以上的透过率图谱中即可明显看出,即在UV照射前SNW的紫外透过率中明显存在吸收峰(等离子谐振效应),而UV照射后该效应消失,证明SNW已改变原来的物理形态,其结果必然导致失效。

    由此可推测,N、L、H公司的SNW产品极有可能未添加光稳定剂,而据悉部分国外高端SNW产品虽添加了如金属盐类等光稳定剂使得UV可靠性得到改善(只针对来自外部环境紫外光,仍不能改善来自内部显示器背光的影响),但仍需要额外采用特殊OCA贴合胶的配合,且明显增加了成本。即使这样,SNW产品仍然无法达到如大屏触控等大多数电子类产品使用寿命5年以上的要求,而只可能应用于小尺寸的电子快消品。

    相比之下,MDSNTM在287H的UV测试后,各项性能保持稳定不变,根本原因在于其产品结构中不存在任何不耐UV的有机介质,且整体结构仅包含均匀连续的银网膜层和无机光学介质层,所激发的表面等离子激元为平面波而非驻波,不产生谐振效应(Resonance Effect),因此不会产生紫外吸收。同时从MDSNTM的光学图谱中可见,不管是UV照射之前还是之后,在300-400nm的紫外波段不仅均不存在吸收峰,而且相比SNW其紫外透射率最低,证明MDSNTM具备优异的UV屏蔽性能,可以起到大幅降低人体受显示器背光中的UV辐射侵害的功能。

    总之,本次UV可靠性测试的结果充分表明,易晖MDSNTM相比各类SNW产品具有突出的紫外光可靠性和屏蔽效果,希望逐步获得光电行业内的广泛认知。

本文来自:惠州易晖光电材料
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