超声喷涂机涂覆透明导电薄膜–沉积银纳米线、碳纳米管和PEDOT:PSS等材料。

　　在当今柔性电子、光电显示及新能源产业飞速发展的时代，透明导电薄膜作为一种关键功能材料，其性能与制备

工艺直接决定了相关器件的表现。传统的制膜方法如旋涂、刮涂或气相沉积等，或受限于材料利用率，或难以在大面

积基板上实现均匀覆盖，且在面向柔性、异形衬底时显得力不从心。超声喷涂技术，作为一种新兴的精密沉积工艺，

正以其独特的优势，为高性能透明导电薄膜的制备提供了一条极具潜力的技术路径。

　　一、技术核心：超声喷涂的工作原理与精髓

　　超声喷涂技术的核心在于其“超声雾化”机制。与传统依靠高压气体破碎液体的气动喷雾不同，超声喷涂设备

通过压电换能器将高频电能转换为机械振动，这种高频振动传递至喷嘴尖端，使流经的喷涂液体（如纳米材料分散液）

在表面形成极其微细的毛细波，并最终因巨大的加速度被“撕裂”成均匀、微米甚至纳米尺度的雾滴。

　　这一原理带来了几个根本性优势：

　　1.雾滴均匀可控：产生的雾滴尺寸分布范围极窄，确保了沉积过程中每一“点”的材料量高度一致，这是实现

薄膜高均匀性的基础。

　　2.低速度与弱冲击：雾滴仅依靠自身惯性及轻微的载气引导飞向基板，其动能远低于气动喷雾。这意味着它对

已形成的底层薄膜或结构精密的基板（如纳米线网络）冲击极小，有效避免了“冲刷效应”和结构损伤。

　　3.极高的材料利用率：喷涂路径和范围可通过程序精确控制，几乎所有的雾化材料都能被导向基板有效区域，

利用率可高达90%以上，这对于昂贵的纳米材料（如银纳米线）而言至关重要。

　　二、材料体系：多元化透明导电材料的理想沉积平台

　　超声喷涂的温和、均匀特性，使其成为沉积多种新兴透明导电材料的理想选择，完美适配了超越传统氧化铟锡的

多元化材料体系。

　　1.银纳米线：作为当前最具潜力的ITO替代材料，银纳米线通过交织成网络实现导电，同时网络间的孔隙保证了

高透光性。然而，旋涂法易因离心力导致纳米线取向不均、堆叠；刮涂法则对线长较为敏感，易引起团聚。超声喷涂

技术，凭借其低动能雾滴，能将银纳米线分散液均匀地“洒”在基板上，纳米线在溶剂表面张力的作用下自然沉降、

搭接，形成连接性更优、缺陷更少的导电网络，从而在相同方阻下获得更高的透光率，或是在同等透光率下实现更

低的电阻。

　　2.碳纳米管：单壁或多壁碳纳米管同样依赖于形成渗流网络来导电。超声喷涂不仅能实现CNT的均匀分布，其

过程还有助于在沉积时对碳纳米管进行一定程度的取向排列，减少因无序缠绕形成的高接触电阻。同时，通过逐层

喷涂或与其他材料共混喷涂，可以有效填充网络空隙，提升薄膜的致密性和导电均匀性。

　　3.PEDOT:PSS（水性导电聚合物分散体）：这类材料以其卓越的柔性、可溶液加工性和高透光性著称。但在

成膜过程中，PEDOT:PSS的导电性能极易受到成膜形态和相分离程度的影响。超声喷涂通过精确控制雾滴的干燥

过程，能够促进PEDOT与PSS形成更有利于电荷传输的微观结构。此外，研究人员常利用超声喷涂进行二次处理，

例如在PEDOT:PSS薄膜上喷涂微量溶剂（如乙二醇、二甲亚砜）的后处理液，通过精确的剂量控制来“优化”薄膜，

显著提升其电导率，而不会破坏薄膜的完整性。

　　更重要的是，超声喷涂技术为上述材料的复合与叠层提供了前所未有的便利。可以轻松实现“三明治”结构

（如CNT/PEDOT:PSS/AgNW）的依次沉积，或者直接将不同材料的分散液进行共混后一次性喷涂，利用协同效应

制备出综合性能（导电、透光、柔性、稳定性）更优越的复合透明电极。

　　三、工艺优势：迈向工业化生产的关键

　　从实验室走向规模化生产，超声喷涂技术展现出其强大的工艺适配性。

　　*卓越的均匀性与一致性：无论是小尺寸的硅片，还是对角线长度超过一米的大型玻璃基板，超声喷涂都能

保证膜厚和方阻的惊人一致性，片内与片间差异可控制在极低水平。

　　*无与伦比的图案化能力：结合掩膜板或直接联动于运动平台，超声喷涂可以轻松实现复杂、精密的图案化

沉积，无需后续的激光刻蚀等减材工序，避免了材料浪费和潜在的结构损伤。这对于制作触摸屏的电极电路、

OLED的精细金属网格等应用至关重要。

　　*广泛的基板适应性：其温和的沉积特性使其能够应对刚性玻璃、柔性的PET/PC/PEN塑料薄膜，甚至是

纸张、纺织品等不耐高温、不耐冲击的特殊衬底，极大地拓宽了透明电极的应用场景。

　　*工艺参数精密可调：雾化频率、流速、喷头与基板的距离、移动速度、基板温度等众多参数均可独立精确

控制，为不同材料、不同应用场景下的薄膜优化提供了巨大的“参数空间”，助力研发出性能极限的薄膜产品。

　　四、应用前景与未来展望

　　基于上述优势，采用超声喷涂技术制备的透明导电薄膜已在众多前沿领域展现巨大潜力：

　　*柔性显示与触控：为可折叠、可卷曲的显示设备提供耐弯折、高可靠的透明电极。

　　*有机光伏与钙钛矿太阳能电池：作为电池的顶部或底部电极，实现高效率、低成本的溶液法制备，尤其适用

于未来大规模卷对卷生产工艺。

　　*透明加热膜：可制备快速响应、均匀加热的汽车挡风玻璃、飞机舷窗或智能家居面板。

　　*电磁屏蔽层：在柔性电子设备内部提供轻质、透明的电磁干扰防护。

　　展望未来，随着纳米材料分散技术的进步和超声喷涂设备自动化、智能化水平的进一步提升，这一技术

有望成为透明导电薄膜制造领域的主流工艺。它将不仅仅是一个沉积工具，更是一个集材料合成、结构调控、

性能优化于一体的综合性平台，持续推动下一代光电子器件的创新与变革。