CN106782761A - 一种具有三明治结构的超弹性导电胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有三明治结构的超弹性导电胶，所述的三明治结构是从下往上依次包括弹性加强层、超弹性导电层、弹性加强层；所述的弹性加强层为Ecoflex，所述的超弹性导电层由导电相材料和基体材料混合而成，导电相材料为乙炔黑粉末，基体材料为Ecoflex。本发明的超弹性“三明治”结构导电胶不仅实现了普通弹性导电胶的功能，保证伸长率在400％的情况下良好的导电率，同时通过弹性加强层实现结构良好的回弹性。同时其制备方法简单易行，成本低廉，性能优越，能够在超弹性电路、可拉伸导电连接等方面取得巨大应用。

Description

一种具有三明治结构的超弹性导电胶及其制备方法

技术领域

本发明属于柔性及可拉伸电子学领域，涉及一种具有三明治结构的超弹性导电胶及其制备方法。

背景技术

柔性及可拉伸电子学是当前电子学领域的研究热点，并且在很多应用方面取得了进展，如柔性显示器、电子皮肤、柔性传感器和可植入医疗器件等。在各式各样的柔性及可拉伸电子器件的制备中，通常都需要在各种变形条件下仍能保持一定到导电能力的弹性导电体作为可拉伸导电连接。近年来，研究者制备弹性导电体的主要方法是将导电材料构筑成可释放预应变的形状结构，一是借助柔性衬底将各种导电材料构筑成波纹状；二是直接通过微加工如光刻、电子束沉积的方法进行构型。虽然取得了一定成效，但是在上面所述的这些方法仍然存在耗费时间、不易扩大量产等缺点，并且所制备的弹性导体大多只能在中等的应变范围内(<200％)保持良好的导电能力。

因此，如果能设计出一种新颖的结构或者形貌，同时开发出一种新的工艺技术，使得高弹性导电胶在低成本，高性能的前提下在各个领域得到广泛的应用，不仅解决当下弹性导电体作为可拉伸导电连接的不足之处，同时推进科学研究的进步。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种生产成本低、产品性能高、应用范围广的具有三明治结构的超弹性导电胶及其制备方法。

本发明的超弹性导电胶，是由弹性加强层和超弹性导电胶制备合成的复合材料，该复合材料具有超弹性，并且导电。所述的超弹性导电胶的结构为上下两层为弹性加强层、中间为超弹性导电层的“三明治”结构；所述的弹性加强层为Ecoflex，所述的超弹性导电层由导电相材料和基体材料混合而成，导电相材料为乙炔黑粉末，基体材料为Ecoflex。

进一步的，所述的弹性加强层为杨氏模量为125kPa的Ecoflex。

进一步的，所述的超弹性导电层由乙炔黑粉末和杨氏模量为125kPa的Ecoflex混合而成，其中乙炔黑粉末质量为Ecoflex A组分的12％-30％。

上述的超弹性导电胶的制备方法，包括如下步骤：

a.将基体材料Ecoflex以及导电相材料乙炔黑粉末，搅拌混合；

b.将上述混合物用超声处理使其混合均匀，再放入真空干燥箱进行除气泡处理，得到未固化的超弹性导电胶；

c.在洁净的玻璃片上涂敷一定厚度的Ecoflex，60℃加热使其半固化，再在表面上均匀涂敷相同厚度的未固化的超弹性导电胶，在超弹性导电胶上再涂敷相同厚度的Ecoflex；

d.将c步骤得到的样品在100℃下加热至完全固化，得到具有三明治结构的超弹性导电胶。

本发明的有益效果是：

本发明采用三明治结构：上下两层为固化的超弹性材料Ecoflex，中间一层则以具有超弹性的Ecoflex为基体材料，并在其中引入导电相乙炔黑，通过改变乙炔黑的百分含量实现对这种复相材料的电导率在一定范围内的人为控制。本发明的超弹性导电胶不仅实现了普通弹性导电胶的功能，保证伸长率在400％的情况下良好的导电率，同时通过弹性加强层实现结构良好的回弹性。同时其制备方法简单易行，成本低廉，性能优越，能够在超弹性电路、可拉伸导电连接等方面取得巨大应用。

附图说明

图1为本发明的三明治结构示意图，上下层为弹性加强层，中间为超弹性导电层；

图2为实施例2基于30％质量的乙炔黑制成的超弹性导电胶样品的形貌图；

图3为实施例2基于30％质量的乙炔黑制成的超弹性导电胶样品的电阻-伸长率曲线图。根据图3数据可知，在伸长阶段，伸长率小于0～160％范围内电阻保持相对稳定，变化不大；回弹阶段，虽然电阻稍微变大，但是仍能够保持良好的导电率，同时回弹性能良好，样品长度拉伸前后长度变化较小，满足可拉伸导电连接的需求。

图4为实施例1基于12％质量的乙炔黑制成的超弹性导电胶样品的电阻-伸长率曲线图。根据图4数据可知，在伸长阶段，伸长率在0～120％范围内电阻保持相对稳定，120％以上出现拉伸临界值：140％，伸长率超过140％电阻迅速增大；回弹阶段，电阻相对增大，但仍能保持导电状态，出现与拉伸状态同样的导电规律。同时回弹性良好，样品拉伸前后长度基本不变，通过这一规律可以很好的利用长度来控制电流的通断。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出任何创造性劳动前提下多获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

基于12％乙炔黑的超弹性导电胶的“三明治”结构的制备。

具体制备按如下步骤进行：

1.将Ecoflex的A组分、B组分按照1:1的质量比混合均匀，得到Ecoflex基体液，用于制备基体材料；(Ecoflex由购买获得，使用时需将其A、B组分按同质量混合)

2.将质量为所用Ecoflex A组分12％的乙炔黑粉末加入上述基体液，搅拌后采用超声处理使其混合均匀，得到混合溶液；

3.将上述混合溶液放入真空干燥箱抽真空去气泡后，得到未固化的超弹性导电胶；

4.在洁净的玻璃片上涂敷一定厚度的Ecoflex基体液，60℃加热使其半固化，再在表面上均匀涂敷相同厚度的上述未固化的超弹性导电胶，然后再在其上涂敷相同厚度的Ecoflex基体液；

5.将涂敷得到的样品在100℃下加热使其完全固化，得到具有三明治结构的超弹性导电胶。实施例2：

基于30％乙炔黑的超弹性导电胶的“三明治”结构的制备。

具体制备按如下步骤进行：

1.将Ecoflex的A组分、B组分按照1:1的质量比混合均匀，得到Ecoflex基体液，用于制备基体材料；

2.将质量为所用Ecoflex A组分30％的乙炔黑粉末加入上述基体液，搅拌后采用超声处理使其混合均匀，得到混合溶液；

3.将上述混合溶液放入真空干燥箱抽真空去气泡后，得到未固化的超弹性导电胶；

4.在洁净的玻璃片上涂敷一定厚度的Ecoflex基体液，60℃加热使其半固化，再在表面上均匀涂敷相同厚度的上述未固化的超弹性导电胶，然后再在其上涂敷相同厚度的Ecoflex基体液；

5.将涂敷得到的样品在100℃下加热使其完全固化，得到具有三明治结构的超弹性导电胶。

Claims (5)

1.一种具有三明治结构的超弹性导电胶，其特征在于，所述的三明治结构是从下往上依次包括弹性加强层、超弹性导电层、弹性加强层；所述的弹性加强层为Ecoflex，所述的超弹性导电层由导电相材料和基体材料混合而成，导电相材料为乙炔黑粉末，基体材料为Ecoflex。

2.根据权利要求1所述的具有三明治结构的超弹性导电胶，其特征在于，所述的弹性加强层为杨氏模量为125kPa的Ecoflex。

3.根据权利要求1所述的具有三明治结构的超弹性导电胶，其特征在于，所述的超弹性导电层由乙炔黑粉末和杨氏模量为125kPa的Ecoflex混合而成，其中乙炔黑粉末质量为Ecoflex A组分的12％-30％。

4.制备如权利要求1-3任一项所述的具有三明治结构的超弹性导电胶的方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.将基体材料Ecoflex以及导电相材料乙炔黑粉末，搅拌混合；

b.将上述混合物用超声处理使其混合均匀，再放入真空干燥箱进行除气泡处理，得到未固化的超弹性导电胶；

c.在洁净的玻璃片上涂敷一定厚度的Ecoflex，60℃加热使其半固化，再在表面上均匀涂敷相同厚度的未固化的超弹性导电胶，在超弹性导电胶上再涂敷相同厚度的Ecoflex；

d.将c步骤得到的样品在100℃下加热至完全固化，将固化后的样品从玻璃载体上揭下，便得到具有三明治结构的超弹性导电胶。

5.如权利要求4所述的具有三明治结构的超弹性导电胶的制备方法，其特征在于，所述的步骤a中乙炔黑粉末的质量为Ecoflex A组分的12％-30％。