CN110136865B - 一种基于激光焊接的大面积纳米柔性电极制备方法及产品 - Google Patents

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Abstract

本发明属于柔性表皮电子领域，并公开了一种基于激光焊接的大面积纳米柔性电极制备方法及产品。该方法包括：(a)制备柔性电极获得待连接的柔性电极，将待连接柔性电极置于生理盐水中移动使得待连接的两端靠近至预设范围内，在待连接的两端分别滴加吞噬物和被吞噬物，该吞噬物主动吞噬被吞噬物，在吞噬过程中使得待连接的两端逐渐靠近直至重叠，以此完成生物连接；(b)将完成生物连接的柔性电极从生理盐水中打捞出来，然后在生物连接部位涂覆激光吸收剂，采用飞秒激光进行扫描，使得生物连接部分熔化并焊接在一起，以此获得所需的大面积纳米柔性电极。通过本发明，实现大面积纳米厚柔性电极的连接，工艺简单方便。

Description

一种基于激光焊接的大面积纳米柔性电极制备方法及产品
技术领域
本发明属于柔性表皮电子领域，更具体地，涉及一种基于激光焊接的大面积纳米柔性电极制备方法及产品。
背景技术
随着人们对柔性电子器件的需求增长，器件功能需要越来越齐全和多样化。多功能器件的出现必然导致器件面积的增加，而以往的制备工艺通常很难实现大面积制造，已有的少量大面积制造工艺中，器件性能又不及小型化制造的器件，因此需要一种能够既具有小型化制造的功能质量优势，又具有大面积制造的功能数量优势的制备工艺。
目前已研发出一些柔性电子器件制备工艺，例如专利号为 CN201810469122.3公开了一种对柔性衬底进行改性，并在改性后的衬底上生成金属导线并连接元件的柔性电子器件制造方法；专利号为 CN201710020205.X公开了一种通过形成光响应离型层，牺牲层，柔性衬底，在柔性衬底上形成电子器件并通过紫外光照射剥离光响应离型层的柔性电子器件制作方法；专利号为CN201810570994.9公开了一种通过在第一衬底上对导电电极图案化，并转印到柔性衬底上的柔性电子器件制备方法。
然而这些专利提出的制备工艺存在如下其中之一或者几个缺点： 1) 无法制备超薄纳米厚度的器件；2)基底的存在使得排汗散热差，影响人体舒适度；3)无法突破面积的限制，用作人体监测时覆盖范围不广；4)功能不完善，受限于面积大小，无法将各种功能的器件集成在一起；因此对于这些问题，需要提出一种基于激光焊接的大面积无基底纳米厚度的多功能柔性电子器件制备工艺。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于激光焊接的大面积纳米柔性电极制备方法及产品，通过采用生物连接将待连接的柔性电极末端重叠，然后采用激光焊接将二者焊接在一起，以此实现柔性电极的连接，进而获得大面积柔性电极，由此解决超薄纳米厚的柔性电极连接的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明，提供了一种基于激光焊接的大面积纳米柔性电极制备方法，该方法包括下列步骤：
(a)制备柔性电极获得待连接的柔性电极，将该待连接柔性电极置于生理盐水中，移动待连接柔性电极使得待连接的两端靠近至预设范围内，在所述待连接的两端分别滴加吞噬物和被吞噬物，该吞噬物主动吞噬被吞噬物，在吞噬过程中使得待连接的两端逐渐靠近直至重叠，以此完成生物连接；
(b)将完成生物连接的柔性电极从所述生理盐水中取出，然后在生物连接部位涂覆激光吸收剂，采用激光对涂覆有激光吸收剂的生物连接部位进行扫描，使得该生物连接部分熔化并焊接在一起，以此获得所需的大面积纳米柔性电极。
进一步优选地，在步骤(a)中，所述移动待连接柔性电极使得待连接的两端靠近至预设范围内，该预设范围优选为不大于0.5mm。
进一步优选地，在步骤(a)中，所述吞噬物优选为吞噬细胞或T淋巴细胞，被吞噬物优选为酵母菌或蛋白质分子。
进一步优选地，在步骤(b)中，涂覆的所述激光吸收剂的厚度为0.1 μm～20μm。
进一步优选地，在步骤(b)中，所述激光的脉宽优选为10fs～100fs，能量密度优选为50J/cm2～1000mJ/cm2。
进一步优选地，在步骤(a)中，所述制备柔性电极优选按照下列步骤：
(a1)选取基板，将清洗后的所述基板进行腐蚀处理使其表面形成纹路，提高其表面粗糙度，将腐蚀处理后的基板浸入牺牲溶液中后将其提升出来，以此在该基板上形成一层牺牲层，其中，所述牺牲层溶液溶解于生理盐水；
(a2)选取掩膜板，采用激光对所述掩膜板进行图案化，使得在该掩膜板的表面形成与所需的柔性电极图案一致的图案，将该图案化的掩膜板贴附在所述牺牲层上，采用蒸镀的方式将金属镀在所述掩膜板上，去除该掩膜板，以此在所述牺牲层上形成金属薄膜；
(a3)将形成金属薄膜的基板插入生理盐水中，所述牺牲层溶解于生理盐水中，使得所述金属薄膜与基板剥离，该金属薄膜即为所需的柔性电极。
进一步优选地，在步骤(a1)中，将所述基板从牺牲层提升出来的速度优选为0.1mm/s～0.4mm/s，所述牺牲层的厚度优选为1μm～2μm，所述牺牲溶液优选为溶质与水或酒精按照质量比为3.5～16:100混合均匀，其中，所述溶质优选为十二烷基硫酸钠、十二烷基三甲基氯化铵或十二烷基苯磺酸钠。
进一步优选地，在步骤(a1)中，对所述基板进行腐蚀处理优选采用 1％～5％的氢氟酸或10％～50％的氢氧化钠溶液浸泡处理1h～3h。
进一步优选地，在步骤(a3)中，所述将形成金属薄膜的基板插入生理盐水中时，基板倾斜的角度为20°～70°。
按照本发明的另一方面，提供了一种利用上述所述的制备方法获得的大面积纳米柔性电极。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1、本发明通过采用生物连接，避免人为微观尺度操作引起的错位及误差，实现了纳米厚度的金膜的精准定向连接，增加了连接部分的重叠率，避免了多余部分引入干扰信号而导致信号采集的精准度降低问题，同时重叠部分增强了后期激光处理部分的效果；
2、本发明通过采用激光焊接的方式，实现纳米级别金属薄膜的的高温熔融，冷却后迅速凝固从而实现分立器件的连接，激光具有定点、精准、微创、能量密度高的特点，加热过程迅速，不会影响其他部分性能，能够在极短时间内实现金属的高温熔融；
3、本发明通过采用在基板上先涂覆牺牲层的方式，然后在牺牲层上采用掩膜板蒸镀获得柔性电极，通过牺牲层在生理盐水中与基板的水剥离，从而漂浮在生理盐水中的柔性电极，由于柔性电极本身厚度极薄，易于损坏，采用该方式获得的柔性电极完整性好，且方法简单快捷。
附图说明
图1是按照本发明的优选实施例所构建的生物连接的示意图；
图2是按照本发明的优选实施例所构建的激光图案化后的掩膜板示意图；
图3是按照本发明的优选实施例所构建的去除掩膜板后金属层贴附于牺牲层上的示意图；
图4是按照本发明的优选实施例所构建的去除掩膜板后的示意图；
图5是按照本发明的优选实施例所构建的柔性电极与基板剥离的示意图；
图6是按照本发明的优选实施例所构建的剥离后柔性电极在生理盐水中的示意图；
图7是按照本发明的优选实施例所构建的将待连接的柔性电极末端靠近的示意图；
图8是按照本发明的优选实施例所构建的生物连接后柔性电极末端的示意图；
图9是按照本发明的优选实施例所构建的激光焊接的示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
1-基板，2-牺牲层，3-掩膜板，4-金属层，5-生理盐水，6-吞噬物， 7-被吞噬物，8-飞秒激光器，9-弹性薄膜，10-激光吸收剂。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
一种基于激光焊接的大面积纳米柔性电极制备方法及产品，具体包括步骤如下：
步骤一：制备极易溶于水的牺牲层溶液。该牺牲层溶液溶质具有耐高温、极易溶于水、易蒸发等，所配制的牺牲溶液需小于饱和值。其中溶质包括但不限于的十二烷基硫酸钠、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基苯磺酸钠，溶剂包括但不限于水和酒精，溶质与溶剂的质量之比为3.5～16:100，溶质浓度影响牺牲层厚度和涂布效果，在上述范围内能够使牺牲层溶液在基板表面形成1～2um厚的牺牲层，既能保留表面形貌，也能实现迅速剥离效果，溶质溶解在溶剂中的溶解方法为磁力搅拌法，其中磁力搅拌温度为 25～50℃，每次搅拌时长15～20min。
牺牲层溶液具备在金属蒸镀过程中作为金属的良好载体，同时能在金属水剥离过程中被水溶解进而释放表皮电子器件的特性。
步骤二：基板1清洗先后用去离子水、异丙醇、乙醇、去离子水按照 50W～100W功率超声清洗5min～10min，后用去离子水冲洗。基板为磨砂玻璃，石英玻璃或硅酸盐玻璃。
清洗过程按照清洗机分包括：1)去离子水简单清洗，以清洗掉大颗粒杂质，如灰尘等；2)有机清洗剂清洗掉有机物，清洗剂包括但不限于异丙醇、丙三醇；3)有机溶剂清洗掉清洗剂，有机溶剂包括但不限于乙醇；4) 水清洗掉有机溶剂。清洗方式包括超声波清洗或磁力搅拌清洗法，超声波清洗法清洗功率为50～100W，每次清洗时长为5～10min。
步骤三：基板1腐蚀处理，在洁净基板上用强酸或强碱溶液腐蚀形成图案，提升基板表面粗糙度，利于牺牲层溶液涂覆，图案包括但不限于网格状、褶皱状、波浪状等，根据所需柔性电极背面的形状而定，具体地，
强酸强碱溶液能够与基板表面反应，溶液的种类和浓度会影响基板表面形貌，故强酸可选为但不限于质量分数1％～5％的氢氟酸，强碱可选为但不限于10％～50％的氢氧化钠溶液，浸泡时间为1h～3h。
步骤四：牺牲层涂覆处理将基板浸入到牺牲层溶液中，利用拉伸舵机以0.1mm/s～0.4mm/s的速度向上垂直提升，速度太快，涂覆的牺牲层太薄，速度太慢，涂覆的牺牲层太厚，牺牲层的厚度优选为1μm～2μm。
步骤五：如图2所示，掩膜板3图案化，采用20～50um厚度的PI胶带进行图案化，利用激光切割的方法在掩膜板上雕刻出柔性电极的图案，切割最小宽度能够达到50um，其中，图案末端具有连接部分，该连接部分为增大接触面积，更好地实现各部分连接，采用矩形结构设计，其中接触部分宽度为器件长度的1％～5％，接触部分长度为器件长度的4％～15％。
步骤六：将图案化后的PI胶带贴附于涂覆有牺牲层2的基板1上，如图3所示，在掩膜板和牺牲层上蒸镀形成一层纳米厚度金属层，用于导电和传感，金属利用蒸镀机在掩膜板上蒸镀，金属将覆盖在掩膜板3及暴露出的牺牲层2上，金属可选为金、银等导电性好、性能稳定、对人体无毒无害的金属，蒸镀过程中，若所需的金属层厚度为100nm，则需金属的质量为1g，即金属的质量与金属层厚度的关系为：1g：100nm。
步骤七：如图4所示，去除掩膜板用镊子将掩膜板3轻轻从基板1上去除，剩余图案化的柔性电极4，去除掩膜板指将蒸镀上非功能性金属薄膜的掩膜板去除，使得功能性部分金属(柔性电极)暴露，其中掩膜板可选为厚度范围为20～50um厚度的PI胶带。
步骤八：如图5所示，柔性电极水剥离，以与生理盐水水面成20～70°的角度将基板1缓缓插入生理盐水水中，使得牺牲层2溶解，释放金属薄膜4，利用水的张力使柔性电极4漂浮在生理盐水水面上，如图6所示，柔性电极漂浮在生理盐水水面，其中，剥离角度会影响牺牲层的溶解效果和金属层的剥离效果，角度太小不便于牺牲层溶解，角度太大水会没过金属层从而破坏金膜表面。
步骤九：利用毛细管将两器件靠近接触到不大于0.5mm，过大的间距会使得吞噬物和被吞噬物之间作用不强，无法实现两者的吞噬作用带动器件运动的效果。如图7所示，在器件连接部分分别滴加吞噬物6与被吞噬物7，如图1所示，吞噬物会主动吞噬被吞噬物，在移动过程中带动器件微小移动，实现连接部分的重叠，如图8所示。其中，吞噬物优选为吞噬细胞或T淋巴细胞等，被吞噬物优选为酵母菌或蛋白质大分子等。
步骤十：如图9所示，连接部分重叠后，依次重复，直到所有功能模块被无任何粘附力的弹性薄膜9打捞起，得到完整柔性电子器件，在连接部分涂覆0.1um～20um的激光吸收剂10，以增加激光吸收率，并通过飞秒激光器8使连接部分熔化后无缝连接，飞秒激光脉宽10fs～100fs，能量密度50J/cm2～1000mJ/cm2，其中，激光吸收剂厚度会影响激光吸收的效果，激光吸收剂太薄会是吸收激光能量不足，无法达到金属熔融温度，吸收剂太厚会破坏金属表面，同时能量无法迅速传递到金属表面，无法熔融；激光脉冲宽度影响作用时间，能量密度影响作用强弱，两者共同决定了激光作用的效果，时间过短、能量密度过低都会导致激光能量不足达不到效果，作用时间过长、能量密度过低会使能量过高影响到其他部分如弹性薄膜和器件信号采集部分。
激光焊接指利用飞秒激光在短时间内产生使得金属的晶格能量达到千开尔文量级，晶格被破坏而熔化，从而实现金属的连接，其中由于基板腐蚀处理时留下了各种褶皱状，使得柔性电极也具有褶皱状结构，这种结构使得连接部分更容易吸收激光能量，另外激光吸收剂也具有更好吸收激光能量的作用，激光吸收剂涂覆的厚度范围在0.1um～20um，可选为石墨涂层、磷酸盐或硅粉等。
当按照上述步骤制备获得大面积的柔性电极后，将其贴在待测量对象测量时，按照下列步骤进行：
将大面积柔性电极覆一张可拉伸并且无任何粘附力的弹性薄膜9上，弹性薄膜需要满足拉伸能力大于5％，厚度小于2毫米，表面没有任何粘附力。可以是乳胶膜或者无纺布或者弹性布料。在在人体装备部分涂上导电胶，将弹性薄膜贴在待测量对象表面，使弹性薄膜9完全与待测量对象无缝无气泡接触后，从两边开始慢慢撕去弹性薄膜，利用待测量对象跟柔性电极之间的粘附力强于弹性薄膜与待测量对象9，大面积柔性电极得以完好贴敷在待测量对象上；
将导电胶与水按照1：10～1:100比例混合，每隔5～10min对待测量对象表面喷洒一次，待溶液干后再喷下一次，总共进行3～5次，使得大面积柔性电极可与待测量对象的良好接触。
按照本发明提供的方法工艺流程简单，功能性强，该工艺流程并不需要复杂的加工可制作任意图案的柔性表皮电子器件，更适用于制作用于实现不同功能的柔性表皮电子器件，理论上可以将器件集成至无限大，实现功能无限多；
按照本发明提供的方法获得的大面积柔性电极具有超薄、可共形、拉伸性好的特点：通过变线宽图案设计可以很方便地制备出超高拉伸性的器件，同时通过该工艺流程可以很方便地制作出纳米厚度的超薄的柔性表皮电子器件，从而形成具有可共形能力的器件，能紧密贴附于人体，不产生异物感，从而到舒适性的效果；
按照本发明提供的方法获得的大面积柔性电极具有可呼吸、舒适性的特点：通过该工艺流程可以方便的制作出大面积的柔性表皮电子器件，并且工艺过程所实现的无基底器件也解决了有基底电子器件覆盖人体皮肤而导致的排汗散热问题，贴附于人体之后可以不影响正常的生理机能，从而到舒适性的效果；
按照本发明提供的方法获得的大面积柔性电极具有大面积多功能的特点：突破了面积的限制，理论上可实现任意尺寸的器件，且拼接方式简单，可操作性强。根据个人需求和人体尺寸实现定制化功能。
下面将结合具体的实施例进一步说明本发明。
实施例1
将3.5g十二烷基硫酸钠与水按着3.5:100质量比混合，并在25℃温度下搅拌15min形成牺牲层溶液；基板清洗先后用去离子水、异丙醇、乙醇、去离子水按照100W功率超声清洗5min，后用去离子水冲洗；利用质量分数1％的氢氟酸浸泡处理基板3h，表现会形成褶皱状；涂布法将基板浸入到牺牲层溶液中，利用拉伸舵机以0.1mm/s的速度向上垂直提升，在提升过程中水不断蒸发使得十二烷基硫酸钠结晶析出从而形成厚度为1μm的牺牲层；
采用20um厚度的PI胶带利用激光切割进行图案化；将图案化后的PI 胶带贴附于涂覆有牺牲层的基板上；采用0.8g金蒸镀在基板上后会形成 80nm厚的金膜覆盖在掩膜板及暴露出的牺牲层上，去除掩膜板用镊子将掩膜板轻轻从基板上去除，剩余图案化的功能性金属薄膜，以与水面成20°的角度将基板缓缓插入水中，使得牺牲层溶解，释放金属薄膜，利用水的张力使功能性部分金属薄膜漂浮在水面上；
利用毛细管将两器件靠近接触到0.5mm，在器件连接部分分别滴加吞噬细胞与酵母菌，吞噬细胞会主动吞噬酵母菌，在移动过程中带动器件微小移动，实现连接部分的重叠，连接部分重叠后，依次重复，直到所有功能模块被无任何粘附力的弹性薄膜打捞起，得到完整柔性电子器件，在连接部分涂覆0.1um的石墨涂层，以增加激光吸收率，并通过飞秒激光发射飞秒激光脉宽10fs，能量密度50mJ/cm2，使连接部分熔化后无缝连接。
实施例2
将16g十二烷基三甲基氯化铵与水按着到16:100质量比混合，并在 50℃温度下搅拌20min形成牺牲层溶液；基板清洗先后用去离子水、异丙醇、乙醇、去离子水按照100W功率超声清洗5min，后用去离子水冲洗；利用质量分数5％的氢氟酸浸泡处理基板3h，表现会形成褶皱状；涂布法将基板浸入到牺牲层溶液中，利用拉伸舵机以0.4mm/s的速度向上垂直提升，在提升过程中水不断蒸发使得十二烷基硫酸钠结晶析出从而形成厚度为2 μm的牺牲层；
采用50um厚度的PI胶带利用激光切割进行图案化；将图案化后的PI 胶带贴附于涂覆有牺牲层的基板上；采用1g金蒸镀在基板上后会形成100nm 厚的金膜覆盖在掩膜板及暴露出的牺牲层上，去除掩膜板用镊子将掩膜板轻轻从基板上去除，剩余图案化的功能性金属薄膜，以与水面成70°的角度将基板缓缓插入水中，使得牺牲层溶解，释放金属薄膜，利用水的张力使功能性部分金属薄膜漂浮在水面上；
利用毛细管将两器件靠近接触到0.4mm，在器件连接部分分别滴加T淋巴细胞与酵母菌，T淋巴细胞会主动吞噬酵母菌，在移动过程中带动器件微小移动，实现连接部分的重叠，连接部分重叠后，依次重复，直到所有功能模块被无任何粘附力的弹性薄膜打捞起，得到完整柔性电子器件，在连接部分涂覆9um的磷酸盐，以增加激光吸收率，并通过飞秒激光发射飞秒激光脉宽100fs，能量密度1000mJ/cm2，使连接部分熔化后无缝连接。
实施例3
将4g十二烷基苯磺酸钠与水按着4:100质量比混合，并在30℃温度下搅拌15min形成牺牲层溶液；基板清洗先后用去离子水、异丙醇、乙醇、去离子水按照70W功率超声清洗8min，后用去离子水冲洗；利用质量分数4％的氢氟酸浸泡处理基板2h，表现会形成褶皱状；涂布法将基板浸入到牺牲层溶液中，利用拉伸舵机以0.2mm/s的速度向上垂直提升，在提升过程中水不断蒸发使得十二烷基硫酸钠结晶析出从而形成厚度为1.2μm的牺牲层；
采用20um厚度的PI胶带利用激光切割进行图案化；将图案化后的PI 胶带贴附于涂覆有牺牲层的基板上；采用2g金蒸镀在基板上后会形成200nm 厚的金膜覆盖在掩膜板及暴露出的牺牲层上，去除掩膜板用镊子将掩膜板轻轻从基板上去除，剩余图案化的功能性金属薄膜，以与水面成45°的角度将基板缓缓插入水中，使得牺牲层溶解，释放金属薄膜，利用水的张力使功能性部分金属薄膜漂浮在水面上；
利用毛细管将两器件靠近接触到0.2mm，在器件连接部分分别滴加吞噬细胞与酵母菌，吞噬细胞会主动吞噬酵母菌，在移动过程中带动器件微小移动，实现连接部分的重叠，连接部分重叠后，依次重复，直到所有功能模块被无任何粘附力的弹性薄膜打捞起，得到完整柔性电子器件，在连接部分涂覆8um的石墨涂层，以增加激光吸收率，并通过飞秒激光发射飞秒激光脉宽50fs，能量密度750mJ/cm2，使连接部分熔化后无缝连接。
实施例4
将10g十二烷基硫酸钠(SDS)与酒精按着10:100质量比混合，并在 35℃温度下搅拌20min形成牺牲层溶液；基板清洗先后用去离子水、异丙醇、乙醇、去离子水按照100W功率超声清洗5min，后用去离子水冲洗；利用质量分数50％的氢氧化钠溶液浸泡处理基板1h，表现会形成网格状；涂布法将基板浸入到牺牲层溶液中，利用拉伸舵机以0.2mm/s的速度向上垂直提升，在提升过程中水不断蒸发使得十二烷基硫酸钠结晶析出从而形成厚度为1.3μm的牺牲层；
采用20um厚度的PI胶带利用激光切割进行图案化；将图案化后的PI 胶带贴附于涂覆有牺牲层的基板上；采用2g银蒸镀在基板上后会形成200nm 厚的金膜覆盖在掩膜板及暴露出的牺牲层上，去除掩膜板用镊子将掩膜板轻轻从基板上去除，剩余图案化的功能性金属薄膜，以与水面成60°的角度将基板缓缓插入水中，使得牺牲层溶解，释放金属薄膜，利用水的张力使功能性部分金属薄膜漂浮在水面上；
利用毛细管将两器件靠近接触到0.3mm，在器件连接部分分别滴加T淋巴细胞与酵母菌，T淋巴细胞会主动吞噬酵母菌，在移动过程中带动器件微小移动，实现连接部分的重叠，连接部分重叠后，依次重复，直到所有功能模块被无任何粘附力的弹性薄膜打捞起，得到完整柔性电子器件，在连接部分涂覆10um的石墨涂层，以增加激光吸收率，并通过飞秒激光发射飞秒激光脉宽75fs，能量密度500mJ/cm2，使连接部分熔化后无缝连接。
实施例5
将10g十二烷基三甲基氯化铵与酒精按着8:100质量比混合，并在35℃温度下搅拌20min形成牺牲层溶液；基板清洗先后用去离子水、异丙醇、乙醇、去离子水按照100W功率超声清洗5min，后用去离子水冲洗；利用质量分数10％的氢氧化钠溶液浸泡处理基板3h，表现会形成褶皱状；涂布法将基板浸入到牺牲层溶液中，利用拉伸舵机以0.2mm/s的速度向上垂直提升，在提升过程中水不断蒸发使得十二烷基硫酸钠结晶析出从而形成厚度为1.2μm的牺牲层；
采用30um厚度的PI胶带利用激光切割进行图案化；将图案化后的PI 胶带贴附于涂覆有牺牲层的基板上；采用2g金蒸镀在基板上后会形成200nm 厚的金膜覆盖在掩膜板及暴露出的牺牲层上，去除掩膜板用镊子将掩膜板轻轻从基板上去除，剩余图案化的功能性金属薄膜，以与水面成45°的角度将基板缓缓插入水中，使得牺牲层溶解，释放金属薄膜，利用水的张力使功能性部分金属薄膜漂浮在水面上；
利用毛细管将两器件靠近接触到0.3mm，在器件连接部分分别滴加吞噬细胞与酵母菌，吞噬细胞会主动吞噬酵母菌，在移动过程中带动器件微小移动，实现连接部分的重叠，连接部分重叠后，依次重复，直到所有功能模块被无任何粘附力的弹性薄膜打捞起，得到完整柔性电子器件，在连接部分涂覆20um的石墨涂层，以增加激光吸收率，并通过飞秒激光发射飞秒激光脉50fs，能量密度1000mJ/cm2，使连接部分熔化后无缝连接。
实施例6
将10g十二烷基苯磺酸钠与酒精按着6:100质量比混合，并在35℃温度下搅拌20min形成牺牲层溶液；基板清洗先后用去离子水、异丙醇、乙醇、去离子水按照100W功率超声清洗5min，后用去离子水冲洗；利用质量分数40％的氢氧化钠溶液浸泡处理基板2h，表现会形成褶皱状；涂布法将基板浸入到牺牲层溶液中，利用拉伸舵机以0.3mm/s的速度向上垂直提升，在提升过程中水不断蒸发使得十二烷基硫酸钠结晶析出从而形成厚度为1.8μm的牺牲层；
采用20um厚度的PI胶带利用激光切割进行图案化；将图案化后的PI 胶带贴附于涂覆有牺牲层的基板上；采用1g金蒸镀在基板上后会形成100nm 厚的金膜覆盖在掩膜板及暴露出的牺牲层上，去除掩膜板用镊子将掩膜板轻轻从基板上去除，剩余图案化的功能性金属薄膜，以与水面成50°的角度将基板缓缓插入水中，使得牺牲层溶解，释放金属薄膜，利用水的张力使功能性部分金属薄膜漂浮在水面上；
利用毛细管将两器件靠近接触到0.1mm，在器件连接部分分别滴加吞噬细胞与酵母菌，吞噬细胞会主动吞噬酵母菌，在移动过程中带动器件微小移动，实现连接部分的重叠，连接部分重叠后，依次重复，直到所有功能模块被无任何粘附力的弹性薄膜打捞起，得到完整柔性电子器件，在连接部分涂覆0.15um的石墨涂层，以增加激光吸收率，并通过飞秒激光发射飞秒激光脉宽60fs，能量密度400mJ/cm2，使连接部分熔化后无缝连接。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于激光焊接的大面积纳米柔性电极制备方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
(a)制备柔性电极获得待连接的柔性电极，将该待连接柔性电极置于生理盐水中，移动待连接柔性电极使得待连接的两端靠近至预设范围内，在所述待连接的两端分别滴加吞噬物和被吞噬物，该吞噬物主动吞噬被吞噬物，在吞噬过程中使得待连接的两端逐渐靠近直至重叠，以此完成生物连接；
(b)将完成生物连接的柔性电极从所述生理盐水中取出，然后在生物连接部位涂覆激光吸收剂，采用激光对涂覆有激光吸收剂的生物连接部位进行扫描，使得该生物连接部分熔化并焊接在一起，以此获得所需的大面积纳米柔性电极。
2.如权利要求1所述的一种基于激光焊接的大面积纳米柔性电极制备方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述移动待连接柔性电极使得待连接的两端靠近至预设范围内，该预设范围为不大于0.5mm。
3.如权利要求1或2所述的一种基于激光焊接的大面积纳米柔性电极制备方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述吞噬物为吞噬细胞或T淋巴细胞，被吞噬物为酵母菌或蛋白质分子。
4.如权利要求1所述的一种基于激光焊接的大面积纳米柔性电极制备方法，其特征在于，在步骤(b)中，涂覆的所述激光吸收剂的厚度为0.1μm～20μm。
5.如权利要求1所述的一种基于激光焊接的大面积纳米柔性电极制备方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述激光的脉宽为10fs～100fs，能量密度为50J/cm2～1000mJ/cm2。
6.如权利要求1所述的一种基于激光焊接的大面积纳米柔性电极制备方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述制备柔性电极按照下列步骤：
(a1)选取基板，将清洗后的所述基板进行腐蚀处理使其表面形成纹路，提高其表面粗糙度，将腐蚀处理后的基板浸入牺牲溶液中后将其提升出来，以此在该基板上形成一层牺牲层，其中，所述牺牲层溶液溶解于生理盐水；
(a2)选取掩膜板，采用激光对所述掩膜板进行图案化，使得在该掩膜板的表面形成与所需的柔性电极图案一致的图案，将该图案化的掩膜板贴附在所述牺牲层上，采用蒸镀的方式将金属镀在所述掩膜板上，去除该掩膜板，以此在所述牺牲层上形成金属薄膜；
(a3)将形成金属薄膜的基板插入生理盐水中，所述牺牲层溶解于生理盐水中，使得所述金属薄膜与基板剥离，该金属薄膜即为所需的柔性电极。
7.如权利要求6所述的一种基于激光焊接的大面积纳米柔性电极制备方法，其特征在于，在步骤(a1)中，将所述基板从牺牲层提升出来的速度为0.1mm/s～0.4mm/s，所述牺牲层的厚度为1μm～2μm，所述牺牲溶液为溶质与水或酒精按照质量比为3.5～16:100混合均匀，其中，所述溶质为十二烷基硫酸钠、十二烷基三甲基氯化铵或十二烷基苯磺酸钠。
8.如权利要求6所述的一种基于激光焊接的大面积纳米柔性电极制备方法，其特征在于，在步骤(a1)中，对所述基板进行腐蚀处理采用1％～5％的氢氟酸或10％～50％的氢氧化钠溶液浸泡处理1h～3h。
9.如权利要求6所述的一种基于激光焊接的大面积纳米柔性电极制备方法，其特征在于，在步骤(a3)中，所述将形成金属薄膜的基板插入生理盐水中时，基板倾斜的角度为20°～70°。
10.一种利用权利要求1-9任一项所述的制备方法获得的大面积纳米柔性电极。
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