CN109788657B - 器件的印刷制备方法 - Google Patents

Abstract

器件的印刷制备方法，包括：提供衬底和内置有胶液的柔性容器，所述柔性容器设有可供所述胶液流出的通道；对所述柔性容器施加第一刺激，使所述通道打开；使所述胶液附着在所述衬底上；固化所述衬底上的胶液；得到所要制备的器件。本发明印刷制备方法利用一次成型的柔性容器，可以快速重复性的进行大规模器件和电路的制备。

Description

器件的印刷制备方法

技术领域

本发明涉及印刷技术领域，特别是涉及一种器件的印刷制备方法。

背景技术

在电子领域，电子器件和电子电路的制备过程比较复杂，需要经过氧化、光刻、扩散、外延、建设、沉积等加工工艺，这些工艺的特点是工艺复杂、高能耗、高污染、高成本等，其主要原因是传统电子器件和电子电路的制造技术是减法工艺，在制备过程中需消耗大量的原材料、水资源以及能源。如果电子器件和电子电路能够采用印刷方式制备，可实现快捷、高效、绿色的生产制造工艺。

印刷电子技术是一种加法工艺，能够直接将有机聚合物导体墨水或液态浆料、液态金属等流体物质附着在衬底上，一定程度上解决了污染等问题。目前的3D打印或印刷电路都是通过枪头在衬底表面滑动实现液/胶态浆料的图形化设计，这种方法虽然自主性高，但成型速度较慢，不适合大规模的电路生产。

前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种器件的印刷制备方法，该制备方法能够用于大规模的电路生产。

本发明提供一种器件的印刷制备方法，其包括：提供衬底和内置有胶液的柔性容器，所述柔性容器设有可供所述胶液流出的通道以及与所述通道连接的凹槽；对所述柔性容器施加第一刺激，使所述通道打开，所述胶液流出并填满所述凹槽；使所述胶液附着在所述衬底上；固化所述衬底上的胶液；得到所要制备的器件。

进一步地，所述柔性容器包括一个或多个凹槽，所述凹槽用于包裹从所述通道流出的胶液。

进一步地，在对所述柔性容器施加第一刺激前，所述器件的印刷制备方法还包括：将所述柔性容器的形状和/或凹槽的形状制备成与所要制备的器件形状相对应的形状。

进一步地，所述器件的印刷制备方法还包括：撤去所述第一刺激，使所述通道闭合。

进一步地，所述第一刺激包括施加于所述柔性容器的推挤力。

进一步地，所述器件的印刷制备方法还包括：利用机械手对所述柔性容器施加第一刺激；利用机械手对所述柔性容器的形状进行编辑，使所述柔性容器具有与所要制备的器件形状相对应的形状；利用机械手取放所述柔性容器或对所述柔性容器的位置进行定位。

进一步地，所述柔性容器的材料包括形状记忆材料，所述第一刺激为第一记忆刺激，所述第一记忆刺激使所述柔性容器形成第一记忆状态，所述第一记忆状态包括所述通道的打开状态。

进一步地，所述第一记忆状态还包括所述柔性容器的形状与所要制备的器件形状相对应的状态。

进一步地，所述器件的印刷制备方法还包括：对所述柔性容器施加第二记忆刺激，使所述柔性容器形成第二记忆状态，所述第二记忆状态包括所述通道的关闭状态。

进一步地，所述器件的印刷制备方法还包括：利用形状记忆条件刺激装置对所述柔性容器施加所述第一记忆刺激或所述第二记忆刺激；利用机械手对所述柔性容器的形状进行编辑；利用机械手取放所述柔性容器或对所述柔性容器的位置进行定位。

进一步地，所述柔性形状记忆材料包括热致形状记忆聚合物、电致形状记忆聚合物、光致形状记忆聚合物或化学感应型形状记忆聚合物的一种或多种。

进一步地，所述器件的印刷制备方法还包括将所述衬底置于固化盘上，所述固化盘包括加热固化盘、光固化盘、化学固化盘、冷却固化盘。

进一步地，所述器件的印刷制备方法还包括根据所需胶液的液体量及/或所述胶液固化后的形状，改变所述衬底表面的粗糙度及/或对所述衬底的表面进行疏水或亲水处理。

进一步地，所述胶液包括液态金属、液态橡胶、液态光固化物、金属颗粒浆料、碳材料浆料的一种或多种。

本发明至少具有如下有益效果其中之一：

1.本发明相比目前的针头打印技术，其柔性容器一次成型，可以快速重复性的进行大规模器件和电路的制备。

2.本发明不仅局限于导电材料的制备，还可进行非导电聚合物的图形化制备。

3.利用形状记忆条件刺激装置于形状记忆材料制备的柔性容器上施加记忆刺激，使柔性容器因应该记忆刺激发生变形，因而无需对柔性容器施加外力的作用，能够避免外力传递至衬底上，避免衬底变形。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的器件的印刷制备方法的流程示意图。

图2(a)至2(c)为本发明第一实施例中部分工艺的示意图。

图3为本发明第一实施例中采用的操控系统及柔性容器的示意图。

图4为本发明第二实施例提供的器件的印刷制备方法的流程示意图。

图5为本发明第二实施例中采用的操控系统及柔性容器的示意图。

图6为本发明第三实施例中制备的柔性微流道芯片的俯视示意图。

图7为本发明第三实施例中提供的柔性容器的结构示意图。

图8为本发明第三实施例中制备的柔性容器的俯视示意图。

图9为本发明第四实施例中制备的叉指电容的俯视示意图。

图10为本发明第四实施例中提供的柔性容器的结构示意图。

图11为本发明第四实施例中制备的叉指电容的单个叉指电极的俯视示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

第一实施例

请参考图1，本发明一实施例中提供的器件的印刷制备方法，包括如下步骤：

步骤S11：提供衬底40和内置有胶液30的柔性容器10，如图2(a)所示，柔性容器10设有用于容纳胶液30的中空腔体11、可供胶液30流出的通道13、以及与通道13相连的一个或多个凹槽12；

步骤S12：如图2(b)所示，对柔性容器10施加第一刺激，使柔性容器10的通道13打开，胶液30流出，填满柔性容器10的凹槽12；

步骤S13：如图2(c)所示，使胶液30附着在衬底40上，衬底40上的胶液30构成与所要制备的器件具有相同形状的图形；

步骤S14：固化衬底40上的胶液30；

步骤S15：得到所要制备的器件。

在本发明的步骤S11中，提供的柔性容器10可以通过浇注的方法一次成型。柔性容器10可以由橡胶、塑料、硅胶、有机弹性材料、有机纤维或形状记忆材料等柔性材料制成，其形状可以为细长的长条状、板状、圆筒状、或与所要制备的器件形状相对应的形状等，若提供的柔性容器10的形状不与所要制备的器件形状相对应，则步骤S11还包括：将柔性容器10的形状和/或凹槽12的形状制备成与所要制备的器件形状相对应的形状。凹槽12设于柔性容器10的外侧，例如柔性容器10的底部，用于包裹从通道13中流出的胶液30。通道13设于凹槽12和中空腔体11之间，连通凹槽12和中空腔体11，凹槽12和通道13可以沿长度方向连续或离散性地分布于整个柔性容器10。当柔性容器10包括一个凹槽12时，柔性容器10的形状与所要制备的器件的形状对应，当柔性容器10包括多个凹槽12时，柔性容器10的单个凹槽12的形状与所要制备的器件形状相对应。在柔性容器10包括多个凹槽12的实施例中，提供的柔性容器10已预先加工成所需的形状。柔性容器10的通道13在常规状态下处于闭合状态，使柔性容器10能够容纳和包裹内部的胶液30。凹槽12的横截面形状根据所要制备的器件的横截面形状来确定，凹槽的形状和大小可以控制胶液30的成型形状，以及胶液30的总流量和胶液30与衬底40的接触面积。具体地，凹槽12的横截面可以为三角形、矩形、半圆形、半椭圆形等。

在步骤S11中，提供的衬底40可以为刚性衬底，也可以为柔性衬底，衬底40材料可以为PDMS(聚二甲基硅氧烷)、PU(聚氨酯)、PET(聚对苯二甲酸类塑料)、橡胶、柔性玻璃、柔性硅片、刚性玻璃等。本发明中，在提供衬底40时还包括：根据所需胶液的液体量及/或所述胶液固化后的形状，对衬底40进行表面处理，使胶液30与衬底40保持一定的接触角，从而使胶液30刚好附着于衬底40，不随意扩散。也就是说，衬底40表面的接触角根据所需胶液的液体量及/或所述胶液固化后的形状而确定。接触角指胶液30与衬底40的接触面夹角，以水溶液为例，当水与衬底40的接触角大于90度时，认为衬底40为疏水材料，反之为亲水材料，接触角大于90度时，胶液30无法任意增大与衬底40表面的接触面积。接触角的大小能够影响附着的胶液量和胶液30固化后的形状，例如大接触角会使得固化后的胶液30较扁且能够附着较多的胶液30，小接触角则会使固化后的胶液30较圆，且其能够附着的胶液量相对较少。在本发明中，对衬底40进行表面处理可以采用物理和化学两种处理方式，化学方法可以包括控制水相或油相的接触界面，例如水基油基处理，物理方法可以包括表面粗糙化，通过增大衬底40的表面粗糙度，增大接触角，使胶液30任意增大与衬底40表面的接触面积，表面粗糙化可以包括通过减法工艺(例如等离子轰击)或加法工艺(例如表面掺杂、在表面添加金属或金属氧化物纳米颗粒或在表面生长纳米棒阵列等)使衬底40的部分表面粗糙化。

在步骤S11中，柔性容器10内的胶液30为用于成型器件的液态或胶态材料，其可以为液态金属、液态橡胶、液态光固化物、金属颗粒浆料、碳材料浆料的一种或多种。其中，液态光固化物可以为光敏树脂的液态单体或液态低聚物，例如环氧树脂类、丙烯酸酯类的液态单体或液态低聚物。在向柔性容器10的中空腔体11内注入胶液30时，可以利用注射器直接穿透柔性容器10向内注入胶液30。

在步骤S11中，若需要将柔性容器10的形状制备成与所要制备的器件形状相对应的形状，则可以利用操控系统，采用系统编程和机械手70控制的方式对柔性容器10的形状进行编辑。如图3所示，本发明的操控系统包括控制装置60及机械手70。本实施例中的控制装置60可以为电脑，其可以接受外部输入的所要制备的器件的形状，并可接受外部输入的编制程序，以根据编制程序控制机械手70的操作。机械手70用于对柔性容器10进行弯折、内推、外拉、折叠等操作，将柔性容器10制成与所要制备的器件形状相对应的模具，制成的模具可用于制备光栅、电路、微流道芯片、电子器件(例如叉指电容)等多种器件。

机械手70还可用于对柔性容器10施加第一刺激，使柔性容器10中空腔体11内的胶液30流出，填满柔性容器10下方的凹槽12。在本实施例中，第一刺激为施加于柔性容器10上的推挤力，当第一刺激施加于柔性容器10上时，柔性容器10内的胶液30被挤出柔性容器10的中空腔体11。在该步骤中，为了使胶液30的挤出量更加精确，可根据凹槽12的尺寸预先计算填满凹槽12所需的胶液30体积，然后根据机械手70的用于施加第一刺激的部位的形状和尺寸计算挤压幅度，根据计算结果编制控制程序，利用控制装置60控制机械手70挤出合适体积的胶液30。在本发明的其它实施例中，也可以不采用机械手70，而利用人工的方式挤压柔性容器10。在本发明的另外一些实施例中，也可以设计专门的挤压装置(例如一具有规则截面形状的块状体，如矩形块等)，根据挤压装置的形状和尺寸计算挤压幅度。在利用挤压装置的实施例中，挤压装置可以为通过控制装置60控制的独立装置，也可以为安装或集成于机械手70上的装置。若挤压装置为独立于机械手70之外的独立装置时，控制装置60直接控制挤压装置挤出合适体积的胶液30；若挤压装置安装或集成于机械手70上，则控制装置60通过控制机械手70的运动挤出合适体积的胶液30。若挤压装置安装于机械手70上，其可以握持于机械手70内或利用固定装置固定在机械手70上；若挤压装置集成于机械手70上，其可以为机械手70的一部分，例如为机械手70的某个手指。

在本实施例中，与步骤S12(对柔性容器10施加第一刺激，使柔性容器10的通道13打开)相对应，本发明器件的印刷制备方法还包括：撤去第一刺激，使柔性容器的通道13闭合，因本发明的柔性容器10为弹性可变形的，所以，在撤去第一刺激(例如撤去挤压力)后，柔性容器10的通道13会自动闭合。

另外，在本实施例中，机械手70还可用于取放柔性容器10或对柔性容器10进行定位。在本发明中，取放柔性容器10包括将柔性容器10放置于衬底40上、以及将柔性容器10由衬底40上移除，对柔性容器10进行定位包括移动柔性容器10(例如将柔性容器10移动至下一工位)的过程中对柔性容器10的定位等。

在步骤S14中，固化胶液30可以采用的方式包括：加热固化、冷却固化、光固化、化学固化等。当柔性容器10内的胶液30为金属纳米颗粒浆料时，利用加热方式，使浆料加速挥发，形成金属纳米线。当柔性容器10内的胶液30为液态金属时，可以通过冷却的方式，使液态金属达到凝固点，凝固成固体金属线。当柔性容器10内的胶液30为液态光固化物时，可以通过UV光照的方式，刺激内部的光固化剂，使液态材料固化。若柔性容器10内的胶液30为液态橡胶时，可以通过加热的方式，使液态橡胶内部发生偶联，形成固态橡胶。为了加速胶液30的固化，本发明器件的印刷制备方法还包括：将衬底40置于一固化盘50上，该固化盘50可以包括加热固化盘、光固化盘、化学固化盘、冷却固化盘，以通过固化盘50对胶液30实施固化操作。

在本发明中，步骤S14之后还可以包括：将固化后的胶液30由衬底40上剥离。在将固化后的胶液30由衬底40上剥离时可采用激光切割、铲刀刮离、手动剥离、或者在衬底40上预先涂抹油脂(便于固化后剥离)等方式。

第二实施例

请参考图4，本发明一实施例中提供的器件的印刷制备方法，包括如下步骤：

步骤S21：提供衬底40和内置有胶液30的柔性容器10，如图2(a)所示，柔性容器10设有用于容纳胶液30的中空腔体11、可供胶液30流出的通道13、以及与通道13相连的一个或多个凹槽12，且该柔性容器10具有形状记忆功能；

步骤S22：如图2(b)所示，对柔性容器10施加第一刺激，使柔性容器10的通道13打开，胶液30流出，填满柔性容器10的凹槽12；

步骤S23：如图2(c)所示，使胶液30附着在衬底40上，衬底40上的胶液30构成与所要制备的器件具有相同形状的图形；

步骤S24：固化衬底40上的胶液30；

步骤S25：得到所要制备的器件。

在本发明的步骤S21中，提供的柔性容器10可以通过浇注的方法一次成型。柔性容器10由形状记忆材料制备形成，该形状记忆材料包括热致形状记忆聚合物、电致形状记忆聚合物、光致形状记忆聚合物、化学感应型形状记忆聚合物等的一种或多种。该柔性容器10形状可以为细长的长条状、板状、圆筒状、或与所要制备的器件形状相对应的形状等，若提供的柔性容器10的形状不与所要制备的器件形状相对应，则步骤S21还包括：将柔性容器10的形状和/或凹槽12的形状制备成与所要制备的器件形状相对应的形状。凹槽12设于柔性容器10的外侧，例如柔性容器10的底部，用于包裹从通道13中流出的胶液30。通道13设于凹槽12和中空腔体11之间，连通凹槽12和中空腔体11，凹槽12和通道13可以沿长度方向连续或离散性地分布于整个柔性容器10。当柔性容器10包括一个凹槽12时，柔性容器10的形状与所要制备的器件的形状对应，当柔性容器10包括多个凹槽12时，柔性容器10的单个凹槽12的形状与所要制备的器件形状相对应。在柔性容器10包括多个凹槽12的实施例中，提供的柔性容器10已预先加工成所需的形状。柔性容器10的通道13在常规状态下处于闭合状态，使柔性容器10能够容纳和包裹内部的胶液30。凹槽12的横截面形状根据所要制备的器件的横截面形状来确定，凹槽的形状和大小可以控制胶液30的成型形状，以及胶液30的总流量和胶液30与衬底40的接触面积。具体地，凹槽12的横截面可以为三角形、矩形、半圆形、半椭圆形等。

在步骤S21中，提供的衬底40可以为刚性衬底，也可以为柔性衬底，衬底40材料可以为PDMS(聚二甲基硅氧烷)、PU(聚氨酯)、PET(聚对苯二甲酸类塑料)、橡胶、柔性玻璃、柔性硅片、刚性玻璃等。本发明中，在提供衬底40时还包括：根据所需胶液的液体量及/或所述胶液固化后的形状，对衬底40进行表面处理，使胶液30与衬底40保持一定的接触角，从而使胶液30刚好附着于衬底40，不随意扩散。也就是说，衬底40表面的接触角根据所需胶液的液体量及/或所述胶液固化后的形状而确定。接触角指胶液30与衬底40的接触面夹角，以水溶液为例，当水与衬底40的接触角大于90度时，认为衬底40为疏水材料，反之为亲水材料，接触角大于90度时，胶液30无法任意增大与衬底40表面的接触面积。接触角的大小能够影响附着的胶液量和胶液30固化后的形状，例如大接触角会使得固化后的胶液30较扁且能够附着较多的胶液30，小接触角则会使固化后的胶液30较圆，且其能够附着的胶液量相对较少。在本发明中，对衬底40进行表面处理可以采用物理和化学两种处理方式，化学方法可以包括控制水相或油相的接触界面，例如水基油基处理，物理方法可以包括表面粗糙化，通过增大衬底40的表面粗糙度，增大接触角，使胶液30无法任意增大与衬底40表面的接触面积，表面粗糙化可以包括通过减法工艺(例如等离子轰击)或加法工艺(例如表面掺杂、在表面添加金属或金属氧化物纳米颗粒或在表面生长纳米棒阵列等)使衬底40的部分表面粗糙化。

在步骤S21中，柔性容器10内的胶液30为用于成型器件的液态或胶态材料，其可以为液态金属、液态橡胶、液态光固化物、金属颗粒浆料、碳材料浆料的一种或多种。其中，液态光固化物可以为光敏树脂的液态单体或液态低聚物，例如环氧树脂类、丙烯酸酯类的液态单体或液态低聚物。在向柔性容器10的中空腔体11内注入胶液30时，可以利用注射器直接穿透柔性容器10向内注入胶液30。

在步骤S21中，若需要将柔性容器10的形状制备成与所要制备的器件形状相对应的形状，则可以利用操控系统，采用系统编程和机械手70控制的方式对柔性容器10的形状进行编辑。如图5所示，本发明的操控系统包括控制装置60、机械手70和形状记忆条件刺激装置80。本实施例中的控制装置60可以为电脑，其可以接受外部输入的所要制备的器件的形状，并可接受外部输入的编制程序，以根据编制程序控制机械手70和形状记忆条件刺激装置80的操作。形状记忆条件刺激装置80用于为柔性容器10提供记忆刺激，该记忆刺激可以为光刺激、电刺激、热刺激或化学刺激等，使柔性容器10处于形状记忆状态。机械手70用于与形状记忆条件刺激装置80配合，在柔性容器10处于能够进行形状记忆的状态下，对柔性容器10进行弯折、内推、外拉、折叠、挤压等操作，将柔性容器10制成与所要制备的器件形状相对应的模具，或在柔性容器10处于能够进行形状记忆的状态下，对柔性容器10施加推挤力使柔性容器10的通道13打开，胶液30流出，填满凹槽12，然后撤去推挤力，使通道13关闭。形状记忆条件刺激装置80施加于柔性容器10的记忆刺激包括：在柔性容器10或凹槽20的形状处于与所要制备的器件形状相对应，且柔性容器10的通道13打开的状态下施加于柔性容器10的第一记忆刺激，如热刺激；在撤去推挤力，使通道13关闭的状态下施加于柔性容器10的第二记忆刺激，如另一热刺激。当对柔性容器10施加第一记忆刺激时，柔性容器10具有第一记忆状态，第一记忆状态包括通道13打开的状态、以及柔性容器10或凹槽20的形状与所要制备的器件形状相对应的状态。本实施例的步骤S22中施加于柔性容器10的第一刺激即为第一记忆刺激。当对柔性容器10施加第二记忆刺激时，柔性容器具有第二记忆状态，第二记忆状态包括通道13闭合的状态。在第二记忆状态下，柔性容器10的形状可以与第一记忆状态下所要制备的器件形状相对应，也可以为其他形状，如恢复到柔性容器10具有第一记忆状态前的形状，或具有与第一记忆状态下与所要制备的器件形状不同的其他器件形状。在本发明的其它实施例中，形状记忆条件刺激装置80施加于柔性容器10的记忆刺激也可以包括：在柔性容器10的通道13打开的状态下施加于柔性容器10的第一记忆刺激，如第一热刺激；在撤去推挤力，柔性容器10的通道13关闭的状态下施加于柔性容器10的第二记忆刺激，如第二热刺激；以及在柔性容器10或凹槽20的形状处于与所要制备的器件形状相对应的状态下施加于柔性容器10的第三记忆刺激，如第三热刺激。当对柔性容器10施加第一记忆刺激时，柔性容器10具有第一记忆状态，第一记忆状态包括一部分容器壁变形，通道13打开的状态。步骤S22中施加于柔性容器10的第一刺激即为第一记忆刺激。当对柔性容器10施加第二记忆刺激时，柔性容器10具有第二记忆状态，第二记忆状态包括通道13闭合的状态。当对柔性容器10施加第三记忆刺激时，柔性容器10具有第三记忆状态，第三记忆状态包括柔性容器10的形状与所要制备的器件形状相对应的状态，在本发明中，可在步骤S22之前，对柔性容器10施加第三记忆刺激，使柔性容器10的形状和/或凹槽12的形状形成与所要制备的器件形状相对应的形状。在施加第二记忆刺激的步骤之后，还可对柔性容器10施加第四记忆刺激，例如第四热刺激，使柔性容器10具有第四记忆状态，如使柔性容器10的形状恢复到具有第三记忆状态前的形状，或具有与所要制备的器件形状不同的其他器件形状。在本实施例中，利用形状记忆条件刺激装置80对柔性容器10施加光刺激、电刺激、热刺激或化学刺激等记忆刺激，使柔性容器10因应该记忆刺激发生变形，因而无需对柔性容器10施加外力的作用，能够避免外力传递至衬底40上，使柔性容器10与衬底40之间无相互作用，避免衬底40受力变形。

另外，在本实施例中，机械手70还可用于对柔性容器10进行定位。在本发明中，对柔性容器10进行定位包括将柔性容器10放置于衬底40上、在挤出胶液30后将柔性容器10由衬底40上移除、或者将柔性容器10移动至下一工位等。

在步骤S24中，固化胶液30可以采用的方式包括：加热固化、冷却固化、光固化、化学固化等。当柔性容器10内的胶液30为金属纳米颗粒浆料时，利用加热方式，使浆料加速挥发，形成金属纳米线。当柔性容器10内的胶液30为液态金属时，可以通过冷却的方式，使液态金属达到凝固点，凝固成固体金属线。当柔性容器10内的胶液30为液态光固化物时，可以通过UV光照的方式，刺激内部的光固化剂，使液态材料固化。若柔性容器10内的胶液30为液态橡胶时，可以通过加热的方式，使液态橡胶内部发生偶联，形成固态橡胶。为了便于固化操作，本发明器件的印刷制备方法还包括：将衬底40置于一固化盘50上，该固化盘50可以包括加热固化盘、光固化盘、化学固化盘、冷却固化盘，以通过固化盘50对胶液30实施固化操作。

在本发明中，步骤S24之后还可以包括：将固化后的胶液30由衬底40上剥离。在将固化后的胶液30由衬底40上剥离时可采用激光切割、铲刀刮离、手动剥离、或者在衬底40上预先涂抹油脂(便于固化后剥离)等方式。

第三实施例

目标：制备柔性微流道芯片，该柔性微流道芯片的外观如图6所示。

制备流程：如7图所示，提供PDMS柔性容器，PDMS柔性容器的横截面为3mm*3mm，长度为20cm，PDMS柔性容器的内部具有尺寸为1mm*1mm的中空腔体，PDMS柔性容器的底部具有三角形凹槽(凹槽底端宽度为0.5mm)以及连接三角形凹槽与中空腔体的通道，且PDMS柔性容器的中空腔体内注有光固化材料聚丙烯酸酯单体和光固化剂819的混合溶液，混合比例为95:5～99:1(优选为96:4wt％)；

提供PDMS柔性衬底，并对PDMS柔性衬底的表面进行3min的氧气等离子气体打击，使PDMS柔性衬底的表面形成粗糙结构，能够附着聚丙烯酸液体，不使其随意扩散；

根据所要制备的柔性微流道芯片的形状，利用机械手折叠PDMS柔性容器，制成如图8所示的形状；

将PDMS柔性容器置于PDMS柔性衬底上；

从PDMS柔性容器的顶部对PDMS柔性容器施加于所述柔性容器上的推挤力，使PDMS柔性容器的通道打开，将内部的聚丙烯酸酯单体和光固化剂819的混合溶液挤出，填满PDMS柔性容器下方的三角形凹槽；

移除PDMS柔性容器，在PDMS柔性衬底上留下挤出的混合溶液，挤出的混合溶液构成图6所示的微流道形状；

使用25W的汞灯光源对混合溶液进行照射，照射时间为2分钟，使混合溶液固化在柔性衬底表面；

将固化后的混合溶液由柔性衬底上剥离；

完成柔性微流道芯片的制备。

第四实施例

目标：制备叉指电容，该叉指电容的外观如图9所示。

制备流程：如图10所示，提供PLA(聚乳酸，一种热致形状记忆聚合物)柔性容器，该PLA柔性容器的横截面为5mm*5mm，长度为3cm，PLA柔性容器内部具有尺寸为3mm*3mm的中空空腔，底部具有半圆形凹槽(凹槽底端宽度0.2mm)以及连接半圆形凹槽与中空腔体的通道，且PLA柔性容器的中空腔体内注有液态金属E-GaIn镓铟合金(其凝固温度为40摄氏度)；

提供PU柔性衬底，并对PU柔性衬底的表面进行1min的氩气等离子气体打击，使PU柔性衬底的表面形成粗糙结构，能够附着液态金属，不使其随意扩散；

根据所要制备的叉指电容的形状，利用机械手折叠PLA柔性容器，将其编辑成与如图11所示的单个叉指电极相对应的形状，并利用形状记忆条件刺激装置进行辐射加热，使PLA柔性容器升温至120摄氏度，在此过程中赋予PLA柔性容器两个记忆形状，使PLA柔性容器在55摄氏度和75摄氏度能够分别进行通道的打开和关闭动作；

将PLA柔性容器放置在PU柔性衬底的表面；

利用形状记忆条件刺激装置对PLA柔性容器施加辐射加热，在75摄氏度时PLA柔性容器的通道打开，液态金属流出，流出后降温至55度，使通道关闭，液态金属充满PLA柔性容器的半圆形凹槽；

移除PLA柔性容器，在PU柔性衬底上留下挤出的液态金属，挤出的液态金属构成图11所示的叉指电极形状；

以同样方式在另外一块PU柔性衬底表面完成具相同图案的另一个叉指电极的制备；

将两个叉指电极降至25度，使液态金属凝固，并按照图9所示的相对位置，将两个叉指电极交叠在一起，完成叉指电容的制备。

由上面的描述可以得知，本发明至少具有如下有益效果其中之一：

1.本发明相比目前的针头打印技术，其柔性容器一次成型，可以快速重复性的进行大规模器件和电路的制备。

2.本发明不仅局限于导电材料的制备，还可进行非导电聚合物的图形化制备。

3.本发明对衬底要求较低，对衬底进行无差别的等离子轰击等表面处理，无需像某些现有技术一样需要制备复杂的掩膜板对衬底进行图案化的表面处理(使液体可以附着在局部衬底上，实现制备器件的图形化)，表面处理工艺比较简单，并且处理形式多样。

4.利用形状记忆条件刺激装置于形状记忆材料制备的柔性容器上施加记忆刺激，使柔性容器因应该记忆刺激发生变形，因而无需对柔性容器施加外力的作用，能够避免外力传递至衬底上，避免衬底变形。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.器件的印刷制备方法，其特征在于：其包括：

提供衬底和内置有胶液的柔性容器，所述柔性容器设有可供所述胶液流出的通道以及与所述通道连接的凹槽；

对所述柔性容器施加第一刺激，使所述通道打开，所述胶液流出并填满所述凹槽；

使所述胶液附着在所述衬底上；

固化所述衬底上的胶液；

得到所要制备的器件。

2.如权利要求1所述的器件的印刷制备方法，其特征在于，所述柔性容器包括一个或多个凹槽，所述凹槽用于包裹从所述通道流出的胶液。

3.如权利要求2所述的器件的印刷制备方法，其特征在于，在对所述柔性容器施加第一刺激前，所述器件的印刷制备方法还包括：将所述柔性容器的形状和/或凹槽的形状制备成与所要制备的器件形状相对应的形状。

4.如权利要求3所述的器件的印刷制备方法，其特征在于，所述器件的印刷制备方法还包括：撤去所述第一刺激，使所述通道闭合。

5.如权利要求4所述的器件的印刷制备方法，其特征在于，所述第一刺激包括施加于所述柔性容器的推挤力。

6.如权利要求2所述的器件的印刷制备方法，其特征在于，所述器件的印刷制备方法还包括：利用机械手对所述柔性容器施加第一刺激；利用机械手对所述柔性容器的形状进行编辑，使所述柔性容器具有与所要制备的器件形状相对应的形状；利用机械手取放所述柔性容器或对所述柔性容器的位置进行定位。

7.如权利要求1所述的器件的印刷制备方法，其特征在于，所述柔性容器的材料包括形状记忆材料，所述第一刺激为第一记忆刺激，所述第一记忆刺激使所述柔性容器形成第一记忆状态，所述第一记忆状态包括所述通道的打开状态。

8.如权利要求7所述的器件的印刷制备方法，其特征在于，所述第一记忆状态还包括所述柔性容器的形状与所要制备的器件形状相对应的状态。

9.如权利要求8所述的器件的印刷制备方法，其特征在于，所述器件的印刷制备方法还包括：对所述柔性容器施加第二记忆刺激，使所述柔性容器形成第二记忆状态，所述第二记忆状态包括所述通道的关闭状态。

10.如权利要求9所述的器件的印刷制备方法，其特征在于，所述器件的印刷制备方法还包括：利用形状记忆条件刺激装置对所述柔性容器施加所述第一记忆刺激或所述第二记忆刺激；利用机械手对所述柔性容器的形状进行编辑；利用机械手取放所述柔性容器或对所述柔性容器的位置进行定位。

11.如权利要求7所述的器件的印刷制备方法，其特征在于，所述柔性形状记忆材料包括热致形状记忆聚合物、电致形状记忆聚合物、光致形状记忆聚合物或化学感应型形状记忆聚合物的一种或多种。

12.如权利要求1所述的器件的印刷制备方法，其特征在于，所述器件的印刷制备方法还包括将所述衬底置于固化盘上，所述固化盘包括加热固化盘、光固化盘、化学固化盘、冷却固化盘。

13.如权利要求1所述的器件的印刷制备方法，其特征在于，所述器件的印刷制备方法还包括根据所需胶液的液体量及/或所述胶液固化后的形状，改变所述衬底表面的粗糙度及/或对所述衬底表面进行疏水或亲水处理。

14.如权利要求1所述的器件的印刷制备方法，其特征在于，所述胶液包括液态金属、液态橡胶、液态光固化物、金属颗粒浆料、碳材料浆料的一种或多种。

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