CN111916260A - 一种柔性电极及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种柔性电极及其制备方法，包含如下步骤：S1：将金属纳米线溶液喷涂在改性玻璃表面，并放入干燥箱中干燥，干燥后冷却，形成金属纳米线层；S2：制备热塑性弹性体溶液；S3：采用丝网印刷方式将热塑性弹性体溶液印制在金属纳米线层上，加热固化，使热塑性弹性体溶液在金属纳米线层上形成具有预定图案的弹性保护层；S4：将带有保护层的金属纳米线层放入金属蚀刻液中蚀刻，形成具有预定图案的金属纳米线电极；S5：将热塑性弹性体溶液浇注在金属纳米线电极，并使其干燥固化；S6：将金属纳米线电极剥离改性玻璃表明，获得柔性电极。本发明所述的柔性电极制备方法，步骤少，电极样式灵活，整个制作成本低，有利于广泛应用。
Description
技术领域
本发明涉及可穿戴设备的技术领域，特别是涉及一种具有可拉伸的柔性金属电极的制备方法。
背景技术
近年来，随着可穿戴电子设备、智能电子皮肤和机器人等新兴领域的迅速发展，柔性可拉伸电子器件的应用引起广泛的关注。与传统电子器件相比，可拉伸电子器件突破刚性硅基底的限制，可以在拉伸、压缩、弯曲等状态下保持正常工作。因此，柔性可拉伸电子器件在许多领域中具有巨大的应用潜力。其中，柔性电极作为柔性可拉伸电子器件的基础，显得尤为重要。
现有的柔性电极大多以聚合物作为材料来制作，并基于微加工技术的图案化电路方法或基于印刷工艺的制备方法制备，但这些工艺方法不仅制作工艺复杂，成本高，而且由于是直接金属纳米线和不导电的高分子聚合物直接混合制备成浆料，使得金属纳米线彼此之间被聚合物阻隔，导致电阻极大。
发明内容
本发明提供了一种柔性电极及其制备方法，解决现有柔性电极制备工艺复杂、制作成本高等问题。
为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：
一种柔性电极制备方法，包含如下步骤：S1：将金属纳米线溶液喷涂在改性玻璃表面，并放入干燥箱中干燥，干燥后冷却，形成金属纳米线层；S2：制备热塑性弹性体溶液；S3：采用丝网印刷方式将热塑性弹性体溶液印制在金属纳米线层上，加热固化，使热塑性弹性体溶液在金属纳米线层上形成具有预定图案的弹性保护层；S4：将带有保护层的金属纳米线层放入金属蚀刻液中蚀刻，形成具有预定图案的金属纳米线电极；S5：将热塑性弹性体溶液浇注在金属纳米线电极，并使其干燥固化；S6：将金属纳米线电极剥离改性玻璃表明，获得柔性电极。
进一步的，所述金属纳米线溶液为金属纳米线与异丙醇混合液。
进一步的，所述步骤S1中的干燥步骤为：在110℃至130℃的恒温箱中鼓风加热10至20分钟，然后室温冷却。
进一步的，所述步骤S2中热塑性弹性体溶液是按1克：(1至4)毫升的比例将热塑性弹性体溶解于甲苯中形成的溶液。
进一步的，所述热塑性弹性体溶液中的热塑性弹性体为SEBS。
进一步的，所述步骤S3中的加热固化为放入60℃的恒温箱中鼓风加热3至8分钟。
进一步的，所述步骤S4中蚀刻液为氨水与过氧化氢体积比为1:1的溶液。
进一步的，所述步骤S5中干燥固化方式为放置室温12至24小时后固化。
进一步的，所述柔性电极采用上述柔性电极制备方法制成。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明通过先制备金属纳米线层，再在金属纳米线层上形成具有预定图案的热塑性弹性保护层，接着蚀刻金属纳米线层，形成金属纳米线电极，进而获得柔性电极。本发明所述的柔性电极制备方法，具有制备步骤少，制备的电极具有预定图案，样式灵活，整个制作成本低，有利于广泛应用。并且，该方法制备的柔性电极，具有柔性度高，可靠性强的优点。
附图说明
图1为本发明实施例所述柔性电极制备方法步骤流程图。
图2为本发明实施例执行步骤1后形成的金属纳米线层结构示意图。
图3为本发明实施例执行步骤3后形成的金属纳米线层结构示意图。
图4为本发明实施例执行步骤4后形成的金属纳米线层结构示意图。
图5为本发明实施例执行步骤5后形成的金属纳米线层结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。当然，以下所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所述，一种柔性电极制备方法，包含如下步骤：
步骤S1：如图2所示，将金属纳米线溶液喷涂在改性玻璃10表面，并放入干燥箱中干燥，干燥后冷却，形成金属纳米线层20。
所述金属纳米线的直径为1纳米至100纳米，长度为1微米至100微米。优选的，为直径50纳米，长度20微米。
所述金属纳米线溶液为金属纳米线与异丙醇混合液，其中金属纳米线与异丙醇的比例为5毫克比1毫升，具体可根据实际情况，在这个比例基础上调整。
所述放入干燥箱中干燥为：将喷涂后的改性玻璃放入110℃至130℃的恒温箱中鼓风加热10至20分钟，然后室温冷却。优选的为，120℃的恒温箱鼓风加热15分钟，然后室温冷却。
步骤S2：制备热塑性弹性体溶液。
所述热塑性弹性体溶液按1克：(1至4)毫升的比例将热塑性弹性体溶解于甲苯中形成的溶液。也就是1克热塑性弹性体用1至4毫升的甲苯溶剂溶解后形成。优选的，1克热塑性弹性体溶解在4毫升甲苯溶剂中形成热塑性弹性体溶液。
所述热塑性弹性体为SEBS，英文全称Styrene Ethylene Butylene Styrene，是以聚苯乙烯为末端段、以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物。SEBS不含不饱和双键，因此具有良好的稳定性和耐老化性。市场上，常见的SEBS品牌有日本可乐丽、美国科腾、德国拜耳等。
步骤S3：如图3所示，采用丝网印刷方式将热塑性弹性体溶液印制在金属纳米线层20上，加热固化，使热塑性弹性体溶液在金属纳米线层上形成具有预定图案的保护层30。
所述加热固化的方法为将印刷好的金属纳米线层放入60℃的恒温箱中鼓风加热3至8分钟。其中，恒温箱的温度也可以是50℃至70℃，时间为3到8分钟。
所述预定图案为根据实际需要设计的电极图案，在丝网印刷时即根据预定图案印刷。
步骤S4：如图4所示，将带有保护层30的金属纳米线层20放入金属蚀刻液中蚀刻，形成具有预定图案的金属纳米线电极。
所述蚀刻液为氨水与过氧化氢体积比为1:1的溶液。
步骤S5：将热塑性弹性体溶液浇注在金属纳米线电极，并使其干燥固化。如图5所示，执行步骤S5之后，带有预定图案的金属纳米线层20四周均充满了由热塑性弹性体形成的保护层30。
所述干燥固化方式为将浇注后的金属纳米线电极放置在室温中12至24小时后固化。优选的，放置12小时。
步骤S6：将金属纳米线电极剥离改性玻璃表明，获得柔性电极。
本发明所述的柔性电极制备方法，具有制备步骤少，制备的电极具有预定图案，样式灵活，整个制作成本低，有利于广泛应用。并且，该方法制备的柔性电极，具有柔性度高，可靠性强的优点。
利用本发明所述的柔性电极制备方法制备的柔性电极，其结构包含柔性保护层和电极层。所述柔性电极根据设计的预定图案，可以制备成不同形状的电极，具有良好的感观，且制备的柔性电极，柔性度高，可靠性强，适合不同的场合使用。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
Claims (9)
1.一种柔性电极制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
S1：将金属纳米线溶液喷涂在改性玻璃表面，并放入干燥箱中干燥，干燥后冷却，形成金属纳米线层；
S2：制备热塑性弹性体溶液；
S3：采用丝网印刷方式将热塑性弹性体溶液印制在金属纳米线层上，加热固化，使热塑性弹性体溶液在金属纳米线层上形成具有预定图案的弹性保护层；
S4：将带有保护层的金属纳米线层放入金属蚀刻液中蚀刻，形成具有预定图案的金属纳米线电极；
S5：将热塑性弹性体溶液浇注在金属纳米线电极，并使其干燥固化；
S6：将金属纳米线电极剥离改性玻璃表明，获得柔性电极。
2.根据权利要求1所述的柔性电极制备方法，其特征在于，所述金属纳米线溶液为金属纳米线与异丙醇混合液。
3.根据权利要求1所述的柔性电极制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的干燥步骤为：在110℃至130℃的恒温箱中鼓风加热10至20分钟，然后室温冷却。
4.根据权利要求1所述的柔性电极制备方法，其特征在于，所述步骤S2中热塑性弹性体溶液是按热塑性弹性体与甲苯溶液比例为1克：(1至4)毫升，将热塑性弹性体溶解于甲苯中形成的溶液。
5.根据权利要求4所述的柔性电极制备方法，其特征在于，所述热塑性弹性体溶液中的热塑性弹性体为SEBS。
6.根据权利要求1所述的柔性电极制备方法，其特征在于，所述步骤S3中的加热固化为放入60℃的恒温箱中鼓风加热3至8分钟。
7.根据权利要求1所述的柔性电极制备方法，其特征在于，所述步骤S4中蚀刻液为氨水与过氧化氢体积比为1:1的溶液。
8.根据权利要求1所述的柔性电极制备方法，其特征在于，所述步骤S5中干燥固化方式为放置室温12至24小时后固化。
9.一种柔性电极，其特征在于，所述柔性电极采用权利要求1至8任一项所述的柔性电极制备方法制成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20201110 |