CN113140372A - 可拉伸电极的制备方法及可拉伸电极 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可拉伸电极的制备方法及可拉伸电极，可应用于穿戴装置中，该方法包括：S1、在第一载体上形成电极的微图案；S2、在所述第一载体上覆盖可形成具有拉伸功能的第二载体的溶液，所述溶液覆盖于所述微图案的一侧，进而固化；S3、将所述第二载体从所述第一载体上剥离以形成可拉伸电极。与现有技术相比，本发明的制备过程不需要引入牺牲层，从而极大地降低了工艺的复杂性，不仅节约了成本还提高了效率，使得其方法具有成本低、操作简单、成品率高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种可拉伸电极的制备方法及可拉伸电极，可应用于穿戴装置中。
背景技术
随着时代的发展，人们对于柔性可穿戴智能设备的需求急剧增加，而传统仅具有柔性特点的智能产品不能拉伸或拉伸程度很低，已经很难满足人们的需求，电极作为柔性智能可穿戴设备的基础，透明、可拉伸且转化效率高的电极越来越引起人们的关注，由于传统的电极转移过程太过复杂、耗时且成品率低，因此找到一种新的方法来对微纳米结构的电极进行转移则是当今急需解决的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可拉伸电极的制备方法，该方法具有成本低、操作简单、成品率高的特点。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可拉伸电极的制备方法，包括：
S1、在第一载体上形成电极的微图案；
S2、在所述第一载体上覆盖可形成具有拉伸功能的第二载体的溶液，所述溶液覆盖于所述微图案的一侧，进而固化；
S3、将所述第二载体从所述第一载体上剥离以形成可拉伸电极。
进一步地，所述步骤S1具体包括：
S11、将所述第一载体和增粘剂分层放入烘箱内；
S12、在所述第一载体上进行光刻胶的旋涂；
S13、将旋涂后的所述第一载体进行曝光，通过掩模板获得微结构图形；
S14、将曝光后的所述第一载体进行显影；
S15、将显影完成后的所述第一载体进行电铸以获得微图案。
进一步地，所述第一载体为ITO导电玻璃、镍板或铜板中的一种。
进一步地，所述第二载体由可拉伸性溶液所制备形成。
进一步地，所述第二载体由聚二甲基硅氧烷和交联剂制备形成。
进一步地，所述粘黏剂的制备方法如下：
制备聚二甲基硅氧烷与交联剂质量比为20:1至10:1的粘黏剂，搅拌直至所述粘黏剂出现气泡；
将搅拌后的所述粘黏剂放入真空干燥箱进行抽真空，直至所述粘黏剂内的气泡消失。
进一步地，所述步骤S2具体为：
S21、将抽真空完成的所述粘黏剂涂覆制备的所述第一载体上，使所述粘黏剂分布在所述微图案上；
S22、将旋涂有所述粘黏剂的第一载体放入真空干燥箱中，再进行加热固化。
进一步地，所述第二载体由UV胶所制备形成。
进一步地，所述步骤S2具体为：
S21’、在载有所述微图案的所述第一载体上涂覆UV胶，并在所述UV胶上面覆盖一层PET板；
S22’、采用滚轮挤压，除去所述UV胶与PET板之间的气泡，使所述UV胶处于无氧的环境中，再固化。
本发明还提供了一种可拉伸电极，所述可拉伸电极由采用上述可拉伸电极的制备方法所制得。
本发明的有益效果在于：通过先在第一载体上制备形成电极的微图案，然后在第一载体上覆盖具有拉伸功能的第二载体，第二载体覆盖于微图案的一侧，进而固化，最后将第二载体从所述第一载体上剥离以形成可拉伸电极，与现有技术相比，本发明的制备过程不需要引入牺牲层，从而极大地降低了工艺的复杂性，不仅节约了成本还提高了效率，使得其方法具有成本低、操作简单、成品率高的特点。
另外，由于本发明的第二载体具有拉伸功能，详细为采用粘黏剂或UV胶，所以，使得最终所形成的可拉伸电极具有透明、可拉伸的特点，对柔性可穿戴电子产品的应用具有广大前景。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本发明的可拉伸电极的制备方法的流程图；
图2为图1中的“制备电极层”的流程图；
图3为图1中的“制备第二载体”的第一种实施流程图；
图4为图1中的“制备第二载体”的第二种实施流程图。
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。
请参见图1，本发明一实施例所示的可拉伸电极的制备方法包括如下步骤：
S1、制备电极层，在第一载体上形成电极的微图案；
S2、制备第二载体，在第一载体上覆盖可形成具有拉伸功能的第二载体的溶液，溶液覆盖于电极层(即形成电极的微图案)的一侧，进而固化；
S3、将第二载体从第一载体上剥离以形成可拉伸电极。
请结合图2，所述步骤S1的具体方法如下：
S11、将第一载体和增粘剂分层放入烘箱内；
S12、在第一载体上进行光刻胶的旋涂；
S13、将旋涂后的第一载体进行曝光，通过掩模板获得微结构图形；
S14、将曝光后的所述第一载体进行显影；
S15、将显影完成后的第一载体进行电铸以获得微图案。
在本实施例中，第一载体为ITO导电玻璃，在其他实施方案中，还可以为镍板、铜板等金属板。
可选地，第二载体由粘黏剂所制备形成。其中，粘黏剂由聚二甲基硅氧烷(简称PDMS)和交联剂制备形成。
粘黏剂的制备方法如下：
制备聚二甲基硅氧烷与交联剂质量比为20:1至10:1的粘黏剂，搅拌直至所述粘黏剂出现气泡；
将搅拌后的所述粘黏剂放入真空干燥箱进行抽真空，直至所述粘黏剂内的气泡消失。
请结合图3，所述步骤S2“制备第二载体”具体为：
S21、将抽真空完成的所述粘黏剂涂覆制备的所述第一载体上，使所述粘黏剂分布在所述电极层上；
S22、将旋涂有粘黏剂的第一载体放入真空干燥箱中，再进行加热固化。
可选地，第二载体由UV胶制备所形成。
请结合图4，步骤S2“制备第二载体”具体为：
S21’、在载有所述电极层的所述第一载体上涂覆UV胶，并在所述UV胶上面覆盖一层PET板；
S22’、采用滚轮挤压，除去所述UV胶与PET板之间的气泡，使所述UV胶处于无氧的环境中，再固化。
上述步骤S2和步骤S3可称之为“电极层转移”，最后所形成的可拉伸电极都是埋入式结构的，从而能够保证电极具有良好的拉伸性能而不会从粘黏剂或UV胶衬底上脱落。通过上述制备方法所制得的可拉伸电极可广泛应用于各种柔性器件，如柔性可拉伸电容器以及柔性电池等。上述可拉伸电极的制备中无论是粘黏剂、UV胶均是无色透明且拉伸性良好，而在ITO导电玻璃上电铸的具有微结构图形的电极层也具有较高的透明度，用此方法转移的电极具有透明可拉伸的特点，而经试验，在拉伸60％左右时，电极的性能仍然不会受到影响。
当然，在其他实施方式中，第一载体、第二载体还可以用其他功能性相似的材料。上述步骤S13中，所形成的微结构图形可以为锯齿形等现有技术中常用的微纳结构形状。需要说明的是，通过微图案周期以及线宽的设计，可以改变埋入式电极的透光率；通过设计不同的微图案以及微图案的排布方式，可以改善埋入式电极的拉伸性能；凡是满足以上两者要求的微图案，都可以用来制作金属电极。在步骤S1中，所采用的成型工艺可为现有的常规工艺，而工艺中所采用的数据，如光刻胶的厚度、灯源、微型结构形状的槽深、线宽等均可以建立相应的数据库，在具体使用时，可根据对应的数据库进行指导。
与现有技术相比，该制备过程不需要引入牺牲层，从而极大地降低了工艺的复杂性，不仅节约了成本还提高了效率，使得其方法具有成本低、操作简单、成品率高的特点。由于本发明的第二载体具有拉伸功能，详细为采用粘黏剂或UV胶，所以，使得最终所形成的可拉伸电极具有透明、可拉伸的特点，对柔性可穿戴电子产品的应用具有广大前景。
下面以四个具体实施例对本发明的可拉伸电极的制备方法进行详细说明。
实施例1
本实施例中，形成第二载体的材料为粘黏剂，第一载体采用ITO导电玻璃，在其他实施例中，第一载体还可以为其他导电基材，比如镍板、铜板等。
本实施例的可拉伸电极的制备方法包括：
制备电极层：将彻底清洗干净的ITO导电玻璃和增粘剂分层放入烘箱内(90℃，40分钟后取出)；将取出的ITO导电玻璃上进行光刻胶的旋涂(旋涂后放入烘箱中，100℃，40min)；将旋涂后的ITO导电玻璃进行曝光，通过不同的掩模板可得到不同的微结构图形；将曝光后的ITO导电玻璃进行显影；将显影完成后的ITO导电玻璃进行电铸。
电极层转移：用烧杯制备PDMS与交联剂质量比为20:1至10:1的粘黏剂，在室温条件下用玻璃杯搅拌直至粘黏剂出现浓密的细小气泡，将搅拌后的粘黏剂放入真空干燥箱进行抽真空，直至粘黏剂内部的气泡完全消失(室温即可)，将抽真空完成粘黏剂倒入制备的ITO导电玻璃上，使粘黏剂较为均匀的分布在整个电极ITO导电玻璃上，再将旋涂有粘黏剂的ITO导电玻璃放入真空干燥箱进行抽真空加热固化，真空干燥箱内的温度为60℃，该抽真空加热过程约为6个小时，将在真空干燥箱内固化完成的样品取出，慢慢撕下由粘黏剂形成的第二载体，这样ITO导电玻璃表面电铸的电极层即被转移到了由粘黏剂形成的第二载体上，形成可拉伸电极。
实施例2
本实施例中，形成第二载体的材料为UV胶，第一载体采用ITO导电玻璃，形成电极层的材料为镍金属。
本实施例的可拉伸电极的制备方法包括：
制备电极层：将彻底清洗干净的ITO导电玻璃和增粘剂分层放入真空干燥箱内(90℃，40分钟后取出)；将取出的ITO导电玻璃上进行光刻胶的旋涂(旋涂后放入烘箱中，100℃，40min)；将旋涂后的ITO导电玻璃进行曝光，通过不同的掩模板可得到不同的微结构图形；将曝光后的ITO导电玻璃进行显影；将显影完成后的ITO导电玻璃进行电铸。
电极层转移：在制备好ITO导电玻璃上加入UV胶，并在UV胶上面覆盖一层PET板，用滚轮轻轻挤压，除去UV胶与PET板之间的气泡，使UV胶处于无氧的环境中，再用紫外灯进行固化，固化完成的样品取出，慢慢撕下由粘黏剂形成的第二载体，这样ITO导电玻璃表面电铸的电极层即被转移到了由粘黏剂形成的第二载体上，形成可拉伸电极。
实施例3
本实施例的可拉伸电极的制备方法包括：
制备电极层：将彻底清洗干净的ITO导电玻璃和增粘剂分层放入真空干燥箱内(90℃，40分钟后取出)；将取出的ITO导电玻璃上进行光刻胶的旋涂(旋涂后放入烘箱中，100℃，40min)；将旋涂后的ITO导电玻璃进行曝光，通过不同的掩模板可得到不同的微结构图形；将曝光后的ITO导电玻璃进行显影；将显影完成后的ITO导电玻璃进行电铸。
电极层转移：将配比好的PDMS直接倒在带有电极结构的ITO导电玻璃上，为防止PDMS的溢出，将ITO导电玻璃放置在培养皿里，之后将带有PDMS的ITO导电玻璃放置在真空干燥箱中，抽真空(约40min)并加热固化(60℃，6h)后取出，慢慢撕下由粘黏剂形成的第二载体，这样ITO导电玻璃表面电铸的电极层即被转移到了由粘黏剂形成的第二载体上，形成可拉伸电极。
实施例4
本实施例的可拉伸电极的制备方法包括：
制备电极层：将彻底清洗干净的ITO导电玻璃和增粘剂分层放入真空干燥箱内(90℃，40分钟后取出)；将取出的ITO导电玻璃上进行光刻胶的旋涂(旋涂后放入烘箱中，100℃，40min)；将旋涂后的ITO导电玻璃进行曝光，通过不同的掩模板可得到不同的微结构图形；将曝光后的ITO导电玻璃进行显影；将显影完成后的ITO导电玻璃进行电铸。
电极层转移：将UV胶直接倒入ITO导电玻璃上，用紫外灯固化2-3秒(UV胶已固化成膜)，慢慢撕下由粘黏剂形成的第二载体，这样ITO导电玻璃表面电铸的电极层即被转移到了由粘黏剂形成的第二载体上，形成可拉伸电极。
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。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种可拉伸电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
S1、在第一载体上形成电极的微图案；
S2、在所述第一载体上覆盖可形成具有拉伸功能的第二载体的溶液，所述溶液覆盖于所述微图案的一侧，进而固化；
S3、将所述第二载体从所述第一载体上剥离以形成可拉伸电极。
2.如权利要求1所述的可拉伸电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
S11、将所述第一载体和增粘剂分层放入烘箱内；
S12、在所述第一载体上进行光刻胶的旋涂；
S13、将旋涂后的所述第一载体进行曝光，通过掩模板获得微结构图形；
S14、将曝光后的所述第一载体进行显影；
S15、将显影完成后的所述第一载体进行电铸以获得微图案。
3.如权利要求1或2所述的可拉伸电极的制备方法，其特征在于，所述第一载体为ITO导电玻璃、镍板或铜板中的一种。
4.如权利要求1所述的可拉伸电极的制备方法，其特征在于，所述第二载体由可拉伸性溶液所制备形成。
5.如权利要求4所述的可拉伸电极的制备方法，其特征在于，所述第二载体由聚二甲基硅氧烷和交联剂制备形成的粘黏剂。
6.如权利要求5所述的可拉伸电极的制备方法，其特征在于，所述粘黏剂的制备方法如下：
制备聚二甲基硅氧烷与交联剂质量比为20:1至10:1的粘黏剂，搅拌直至所述粘黏剂出现气泡；
将搅拌后的所述粘黏剂放入真空干燥箱进行抽真空，直至所述粘黏剂内的气泡消失。
7.如权利要求6所述的可拉伸电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：
S21、将抽真空完成的所述粘黏剂涂覆制备的所述第一载体上，使所述粘黏剂分布在所述微图案上；
S22、将旋涂有所述粘黏剂的第一载体放入真空干燥箱中，再进行加热固化。
8.如权利要求1所述的可拉伸电极的制备方法，其特征在于，所述第二载体由UV胶所制备形成。
9.如权利要求8所述的可拉伸电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：
S21’、在载有所述微图案的所述第一载体上涂覆UV胶，并在所述UV胶上面覆盖一层PET板；
S22’、采用滚轮挤压，除去所述UV胶与PET板之间的气泡，使所述UV胶处于无氧的环境中，再固化。
10.一种可拉伸电极，其特征在于，所述可拉伸电极由采用权利要求1至9项中任一项所述的可拉伸电极的制备方法所制得。
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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 |
Application publication date: 20210720 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |