CN113773545B - 一种全柔性可印刷图形化的电极制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种全柔性可印刷图形化的电极制备方法,主要解决现有技术中柔性电极导电性能差、分辨率低的问题。其方案是:将PDMS前驱体与固化剂加热固化,裁剪成PDMS基片;在银纳米线中加入有机溶剂,并依次加入增稠剂、表面活性剂、流平剂、分散剂、紫外线整理剂、消泡剂,并加热;待溶剂蒸发,直到银纳米线溶液呈粘稠状,再分别加入PDMS的前驱体和固化剂形成有机基的高弹导电墨水;取导电墨水置于网版上进行图形化的电极印刷并固化;在紫外光照射下对该图形化电极进行焊接处理,得到全柔性透明导电电极。本发明提高了电极的导电均匀性和分辨率,提升了在柔性形变条件下的结构和性能稳定性,可用于显示器、半导体器件的制作。
Description
技术领域
本发明属于电子器件技术领域,尤其涉及一种电极制备方法,可用于显示器、半导体器件的制作。
背景技术
近年来,新型显示产业发展迅速,显示器件的形态正经历着从平板显示到固定曲面显示、柔性显示的发展,并随着三星Galaxy Z Flip与华为Mate Xs等可折叠手机的上市,柔性显示的概念开始进入社会大众的脑海,并引发了新一轮的柔性显示的开发投资热潮。电极作为显示器的重要组成部分,也必然向着全柔性的方向发展。
传统的氧化铟锡导电玻璃ITO具有优异的电导率和可见光波段透过率,是制作电极的不错选择,然而,由于ITO电极自身的固有缺陷,例如脆弱易碎,原材料昂贵,制备工艺复杂的缺陷,严重制约着其在新型柔性器件中的应用。目前,人们探索出多种新型的柔性导电材料,例如:金属纳米线、导电聚合物、石墨烯、碳纳米管等。在众多柔性导电材料中,银纳米线具有高导电率、高透过率等优点,在柔性电子设备的制备中有广阔的应用前景。但是现有利用银纳米线通过印刷工艺制备的电极分辨率较低,其仅为100μm左右;同时由于银纳米线在光照条件下对紫外波段有强烈的吸收,极易发生分解,且银纳米线在弯折、拉伸过程中容易发生位移,造成导电性的降低甚至器件功能的丧失,制约了银纳米线在全柔性电极中的制备与应用。
全柔性也意味着衬底材料的柔性,最常见的是以聚二甲基硅氧烷PDMS为基底制作电极。PDMS是一种高分子有机硅化合物,其化学稳定性高,绝缘性好,材料成本低,制作、使用简单,透光性好。以PDMS为衬底制备的电极具有柔软、弹性、和可弯曲特性。常见的制备方法有两种:一种是用PDMS将图形化的银纳米线进行转移,但是此过程会存在转移不完全的问题;在此基础上Naoji Matsuhisa等人提出第二种方法,即将导电材料与高分子聚合物混合后直接制备电极,但是在PDMS与导电材料的混合过程中,由于水基的导电材料不能与其均匀混合,使得导电膜的导电均匀性很差。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中的不足,提供一种全柔性可印刷图形化的电极制备方法,以提高成膜后导电均匀性和电极图形分辨率,减少因紫外照射引起的方阻上升和银纳米线的断裂及减少银纳米线在形变过程中的位移,增强电极的可拉伸性。
实现本发明目的的技术思路是:通过配制有机基的导电墨水,实现银纳米线与PDMS的均匀混合,提高成膜后导电均匀性;通过调整导电墨水配方提高电极图形分辨率;通过在有机基墨水中添加紫外线整理剂,减少因紫外照射引起的方阻上升和银纳米线的断裂;通过银纳米线搭接节点的焊接,减小形变过程中银纳米线的位移,增强电极的可拉伸性。
根据上述思路,本发明的具体实现包括如下:
(1)制作聚二甲基硅氧烷PDMS基片:
(1a)将PDMS前驱体与固化剂以5:1-20:1的质量比混合并充分搅拌,使其混合均匀,再放置入离心机中,采用高转速离心除去搅拌过程中引入的气泡;
(1b)将混合好的PDMS倒入矩形容器中,在空气环境下静置0.5h-3h,使其自然流平后放入烘箱中加热固化,再从容器中剥离下来,裁剪成需要形状的聚二甲基硅氧烷PDMS基片;
(2)配制有机基的高弹导电墨水:
(2a)将分散均匀的银纳米线溶液进行离心,倒掉上层清液,留下下层银纳米线,再加入能使银纳米线分散的有机溶剂并搅拌,待银纳米线分散均匀后再转移到玻璃瓶中;
(2b)在上述玻璃瓶中依次加入增稠剂、表面活性剂、流平剂、分散剂、紫外线整理剂、消泡剂、,并置于热台上加热;待溶剂蒸发,直到银纳米线溶液呈粘稠状,停止加热,再加入PDMS的前驱体后,置于搅拌台用转子搅拌均匀,并在该溶液中再加入固化剂,继续搅拌,直到溶液分散均匀,形成固含为10wt%-60wt%的有机基的高弹导电墨水;
(3)制备图形化电极:
(3a)取0.1g-2g导电墨水置于网版上,通过丝网印刷设备在PDMS基底上进行多次刮涂,形成图形化的电极,并将其置于室温下常温固化0.5h-3h;
(3b)在紫外光照射下对固化后的图形化电极进行焊接处理,得到性能良好的全柔性图形化透明导电电极。
本发明与现有技术相比,具有以下有益效果:
1.本发明采用有机物做溶剂配制导电墨水,通过分散剂、流平剂的添加改善了导电材料的分散性,提高了成膜后的导电均匀性。
2.本发明通过增稠剂、表面活性剂的添加改善了墨水粘度和表面活性,通过这两者的协同提高了电极图形的分辨率。
3.本发明在有机基银纳米线墨水中引入紫外线整理剂,通过强烈吸收UVA波段紫外线,保护银纳米线,避免了银纳米线在紫外线照射下的分解断裂;同时,由于紫外光的照射,使得线与线在接触过程中产生了搭接结点,完成了银纳米线的焊接工作,减少了银纳米线在形变过程中发生位移的可能性,实现了电极的高度可拉伸性,使得拉伸量可达到200%,且通过引入紫外线整理剂提高电极机械柔韧性的过程方便简易,不需要额外的工艺步骤。
附图说明
图1为本发明实现的流程图;
图2为本发明中制备的高弹导电墨水示意图;
图3为本发明中在紫外线照射下银纳米线产生焊接效果的电镜图;
图4为对本发明测试实例中各电极分辨率的显示效果图;
图5为本发明测试实例中用对比电极的墨水配方印刷50μm线宽的分辨率效果图;
图6为本发明制作具有全柔性图形化电极的柔性偶极子天线结构图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施例和效果进行详细的描述,以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,因此只作为示例,而不能以此来限制本发明的保护范围。
参照图1,本发明给出如下三种实施例:
实施例1:制作增稠剂采用质量百分比为0.1%的海藻酸钠、表面活性剂采用质量百分比为0.01%的氟碳表面活性剂FS-3100、流平剂采用质量百分比为0.001%的聚醚改性有机聚硅氧烷MY-300、分散剂采用质量百分比为0.01%的乙醇胺ETA、紫外线整理剂采用质量百分比为0.01%的安息香双甲醚啶、消泡剂采用质量百分比为0.01%的乙醇的全柔性可印刷图形化的电极。
步骤1:制作聚二甲基硅氧烷PDMS基片。
1.1)取10g的聚二甲基硅氧烷PDMS前驱体与1g的固化剂混合并充分搅拌,随后放置入离心机中以7000r/min转速旋转3min,除去搅拌过程中出现的气泡;
1.2)将混合好的PDMS倒入方形容器中,形成一个0.5mm厚的PDMS膜,在空气环境下静置0.2h,使其自然流平,再将其放入烘箱中加热,在100℃的温度下固化3h;
1.3)固化后将PDMS膜从容器中剥离下来,裁剪成2cm×2cm的长方形基片。
步骤2:配制有机基的高弹导电墨水。
2.1)取100mL质量分数为1%的银纳米线溶液放入离心机中以5000r/min的转速,进行离心10min,再倒掉上层清液,留下下层银纳米线;
2.2)在下层银纳米线中加入10mL异丙醇并搅拌,待银纳米线分散均匀后转移到玻璃瓶中,再依次加入0.01mL海藻酸钠、0.001mL FS-3100、0.0001mL聚醚改性有机聚硅氧烷MY-300、0.001mL乙醇胺ETA、0.001mL的安息香双甲醚啶、0.001mL消泡剂乙醇,搅拌均匀后置于100℃热台上加热,待溶剂蒸发后,银纳米线溶液变成粘稠状,此时停止加热;
2.3)在粘稠状银纳米线溶液中加入1mg的PDMS前驱体,置于搅拌台用转子搅拌均匀,再加入0.1mg固化剂继续搅拌,直到溶液分散均匀,得到固含为47.6%的导电墨水,如图2所示。
步骤3:进行图形化电极的制备。
3.1)取1g导电墨水置于200目的网版上,通过丝网印刷设备在步骤1做好的PDMS基底上,设置网版与PDMS基底的接触压强为25Pa,刮板与PDMS衬底的倾斜夹角为40°,以5mm/s的速度,用该设备中的刮板进行1次刮涂,刮涂结束后置于室温下常温固化0.5h,得到图形化的电极;
3.2)在紫外光照射下对固化后的电极进行焊接处理,即用紫外光波长为300nm,功率密度为80mW/cm2,对该固化后的电极照射5min,使得银纳米线之间在接触过程中产生搭接结点,焊接效果如图3所示,完成全柔性可印刷的图形化电极制备。
实施例2:制作增稠剂采用质量百分比为1%的羧甲基纤维素钠CMC、表面活性剂采用质量百分比为0.5%的TF380、流平剂采用质量百分比为0.1%的尚高sago-3223、分散剂采用质量百分比为0.5%的尚高sago9760、紫外线整理剂采用质量百分比为0.1%的二苯基乙酮和0.1%的1-羟基环己基苯基甲酮、消泡剂采用质量百分比为0.1%的矿物油类消泡剂MO-2170的全柔性可印刷图形化的电极。
步骤一:制作聚二甲基硅氧烷PDMS基片。
首先,取10g的聚二甲基硅氧烷PDMS前驱体与1g的固化剂混合并充分搅拌,再放入离心机中进行离心,除去搅拌过程中出现的气泡,离心机的转速为6000r/min,旋转的时间为4.5min;
其次,将混合后的PDMS倒入容器中,形成一个0.5mm厚的PDMS膜,在空气环境下静置0.2h,使其自然流平,再将其放入烘箱中加热,在115℃的温度下固化2h;
然后,从容器中剥离出固化后的PDMS膜,将其裁剪成2cm×2cm的长方形基片。
步骤二:配制有机基的高弹导电墨水。
首先,取100mL质量分数为1%的银纳米线溶液放入离心机中进行固液分离,倒掉上层清液,留下下层银纳米线,离心机的转速为5000r/min,旋转的时间为10min;
其次,在下层银纳米线中加入10mL异丙醇并搅拌,将分散均匀的银纳米线转移到玻璃瓶中,再依次加入0.1mL的羧甲基纤维素钠CMC、0.05mL的TF380、0.01mL的尚高sago-3223、0.05mL的尚高sago9760、0.01mL的二苯基乙酮、0.01mL的1-羟基环己基苯基甲酮、0.01mL矿物油类消泡剂MO-2170,搅拌均匀后进行加热,待溶剂蒸发银纳米线溶液变成粘稠状停止,加热温度为90℃;
然后,在粘稠状银纳米线溶液中依次加入1.2mg的PDMS前驱体和0.12mg固化剂,进行搅拌直到溶液分散均匀,得到固含为43.1%的导电墨水,如图2所示。
步骤三:进行图形化电极的制备。
首先,取1g导电墨水置于230目的网版上,通过丝网印刷设备在步骤一做好的PDMS基底上,进行2次刮涂,刮涂结束后置于室温下常温固化0.6h,得到图形化的电极,其中刮涂的参数设置:网版与PDMS基底的接触压强为15Pa,刮板与PDMS衬底的倾斜夹角为30°,刮涂的速度为4mm/s;
然后,用波长为310nm,功率密度为110mW/cm2的紫外光,对固化后的电极照射6min,使得银纳米线之间在接触过程中产生搭接结点,即焊接处理,如图3所示,完成全柔性可印刷的图形化电极制备。
实施例3:制作增稠剂采用质量百分比为2.4%的羟丙基甲基纤维素HPMC、表面活性剂采用质量百分比为0.1%的TF380、流平剂采用质量百分比为0.02%的尚高sago-3223、分散剂采用质量百分比为0.1%的尚高sago9760、紫外线整理剂采用质量百分比为0.01%的2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑、0.01%的4-苯甲酰氧基-2,6,2,6-四甲基哌啶、消泡剂采用质量百分比为1%的乙醇的全柔性可印刷图形化的电极。
步骤A:制作聚二甲基硅氧烷PDMS基片。
A1)将10g的聚二甲基硅氧烷PDMS前驱体与1g的固化剂混合并充分搅拌后,在离心机中以7000r/min转速旋转4min进行离心,除去搅拌过程中出现的气泡;
A2)将混合好的PDMS倒入方形容器中,形成一个0.5mm厚的PDMS膜,在空气环境下静置0.2h,使其自然流平,再将其放入烘箱中加热,在110℃的温度下固化2.5h;
A3)从容器中将固化后的PDMS膜剥离下来,裁剪成2cm×2cm的长方形基片。
步骤B:配制有机基的高弹导电墨水。
B1)取100mL质量分数为1%的银纳米线溶液放入离心机中以4500r/min的转速进行离心11min,再倒掉上层清液,留下下层银纳米线;
B2)在下层银纳米线中加入10mg异丙醇并搅拌,待银纳米线分散均匀后转移到玻璃瓶中,再依次加入0.24mg的羟丙基甲基纤维素HPMC、0.01mg的TF380、0.002mg的尚高sago-3223、0.01mg的尚高sago9760、0.001mg的1-羟基环己基苯基甲酮和0.001mg的安息香双甲醚、0.1mg的乙醇,将这些材料搅拌均匀后置于95℃热台上加热,待溶剂蒸发变成粘稠状时停止加热;
B3)在粘稠状银纳米线溶液中加入1.1mg的PDMS前驱体,置于搅拌台用转子搅拌均匀,再加入0.11mg固化剂继续搅拌,直到溶液分散均匀,得到固含为45.2%的导电墨水,如图2所示。
步骤C:利用聚二甲基硅氧烷PDMS基片和导电墨水制备图形化电极。
C1)取1g导电墨水置于325目的网版上,通过丝网印刷设备在步骤A做好的PDMS基底上,设置网版与PDMS基底的接触压强为21Pa,刮板与PDMS衬底的倾斜夹角为50°,以4mm/s的速度,用该设备中的刮板进行10次刮涂,刮涂结束后置于室温下常温固化0.5h,得到图形化的电极;
C2)在紫外光照射下对固化后的电极进行焊接处理,即用紫外光波长为320nm,功率密度为100mW/cm2,对该固化后的电极照射8min,使得银纳米线之间在接触过程中产生搭接结点,如图3所示,完成全柔性可印刷的图形化电极制备。
实施例4:基于上述方法制作一款具有全柔性图形化电极的柔性偶极子天线,其实现如下:
第一步,制作聚二甲基硅氧烷PDMS基片。
取10g的聚二甲基硅氧烷PDMS前驱体与1g的固化剂混合并充分搅拌,随后放置入离心机中以7000r/min转速旋转3min,除去搅拌过程中出现的气泡;
将混合好的PDMS倒入方形容器中,形成一个0.5mm厚的PDMS膜,在空气环境下静置0.2h,使其自然流平,再将其放入烘箱中加热,在100℃的温度下固化3h;
固化后将PDMS膜从容器中剥离下来,裁剪成2cm×2cm的长方形基片。
第二步,配制有机基的高弹导电墨水。
取200mL质量分数为1%的银纳米线溶液放入离心机中以5000r/min的转速,进行离心10min,再倒掉上层清液,留下下层银纳米线;
在下层银纳米线中加入20mL异丙醇并搅拌,待银纳米线分散均匀后转移到玻璃瓶中,再依次加入0.1mg HPMC,45μL的FS-3100表面活性剂,30μL ETA,0.06mL的sago-3223,3mL的2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑,0.03mL乙醇,搅拌均匀后置于100℃热台上加热,待溶剂蒸发后,银纳米线溶液变成粘稠状,此时停止加热;
粘稠状银纳米线溶液中加入1.5mg的PDMS前驱体,置于搅拌台用转子搅拌均匀,再加入0.15mg固化剂继续搅拌,直到溶液分散均匀,得到固含为54.8%的导电墨水。
第三步,制备具有柔性电极的柔性偶极子天线,其结构如图6。
先取0.5g导电墨水置于200目的网版a上,通过丝网印刷设备在已做好的PDMS基底上,设置网版与PDMS基底的接触压强为25Pa,刮板与PDMS衬底的倾斜夹角为40°,以5mm/s的速度,用该设备中的刮板进行1次刮涂,刮涂结束后置于室温下常温固化0.5h,得到单层的图形化电极,即图6中PDMS层和上面的AgNW/PDMS层;
再取0.5g导电墨水置于200目的网版b上,通过丝网印刷设备在已做好PDMS基底的另一面上用刮板进行1次刮涂,具体参数和上述一致,刮涂结束后置于室温下常温固化0.5h,即图6中的下层AgNW/PDMS层;
最后,在紫外光照射下对固化后的天线进行焊接处理,即用紫外光波长为300nm,功率密度为80mW/cm2,对该固化后的电极照射5min,使得银纳米线之间在接触过程中产生搭接结点,完成柔性偶极子天线的制备。
本发明的效果可通过以下测试结果进一步说明:
一.对第一组电极的电阻均一性进行测试:
将实施例3中增稠剂羟丙基甲基纤维素HPMC的含量控制为0,表面活性剂FS-3100的含量控制为0,其他步骤和含量与实施例3完全相同,制作成第一对比电极;
将实施例3中增稠剂羟丙基甲基纤维素HPMC的含量控制为0,表面活性剂FS-3100的含量控制为0.4%,其他步骤和含量与实施例3完全相同,制作成电极1;
将实施例3中增稠剂羟丙基甲基纤维素HPMC的含量控制为3.5%,表面活性剂FS-3100的含量控制为0,其他步骤和含量与实施例3完全相同,制作成电极2;
将实施例3中增稠剂羟丙基甲基纤维素HPMC的含量控制为3.5%,表面活性剂FS-3100的含量控制为0.4%,其他步骤和含量与实施例3完全相同,制作成电极3;
对上述包括电极1、电极2、电极3的第一组电极和的对比电极的电阻均一性进行测试,结果如表1:
表1第一组电极与第一对比例电极的电阻均一性对比
第一对比电极 | 电极1 | 电极2 | 电极3 | |
电阻均一性 | 29% | 10.2% | 10.4% | 6.7% |
从表1可见,本发明通过添加增稠剂与表面活性剂,使得电极1、电极2、电极3的电阻均一性明显低于两者都不加的对比电极,体现了增稠剂与表面活性剂对电阻均一性的影响,表明增稠剂与表面活性剂的协同作用可以明显提高电极的电阻均一性。
二.对第二组电极的分辨率进行测试:
将实施例3中流平剂尚高sago-3223分散剂的含量控制为0,尚高sago9760的含量控制为0,其他步骤和含量与实施例3完全相同,制作成第二对比电极;
将实施例3中流平剂尚高sago-3223分散剂的含量控制为0,尚高sago9760的含量控制为0.02%,其他步骤和含量与实施例3完全相同,制作成电极4;
将实施例3中流平剂尚高sago-3223分散剂的含量控制为0.1%,尚高sago9760的含量控制为0,其他步骤和含量与实施例3完全相同,制作成电极5;
将实施例3中流平剂尚高sago-3223分散剂的含量控制为0.1%,尚高sago9760的含量控制为0.02%,其他步骤和含量与实施例3完全相同,制作成电极6;
对上述包括电极4、电极5、电极6的第二组电极和第二对比电极进行测试,结果如表2:
表2第二组电极与第二对比电极的分辨率对比
第二对比电极 | 电极4 | 电极5 | 电极6 | |
可印刷的最小线宽 | 80.428μm | 51.904μm | 56.631μm | 50.680μm |
可印刷的最小线宽越小,图形的分辨率越高,因此从表2可见,本发明通过添加流平剂与分散剂,使得电极4、电极5、电极6可印刷的最小线宽低于两者都不加的第二对比电极,因此提高了电极的分辨率,其分辨率可达到50μm左右,体现了流平剂与分散剂可以协同作用提高电极分辨率。
将表2中的电极在光学显微镜下进行观察,其电极分辨率的效果如图4所示。其中图4(a)是第二对比电极分辨率为80μm左右的效果图;图4(b)是电极4分辨率为50μm左右的效果图;图4(c)是电极5分辨率为55μm左右的效果图;图4(d)是电极6分辨率为50μm左右的效果图。从图3可得出,通过流平剂与分散剂的添加,使得电极可印刷的最小线宽低于两者都不加的第二对比电极,由于分辨率与可印刷的最小线宽成反比,所以通过添加流平剂与分散剂制作的电极4、电极5、电极6的电极分辨率高于两者都不加的第二对比电极。
用第二对比电极的导电墨水印刷了50μm线宽的线,其效果图如图5所示,从图4中可看出线条毛躁,边缘非常不平整,说明第二对比电极的导电墨水印刷的电极分辨率达不到50μm,进一步体现了流平剂与分散剂的添加可以提高电极分辨率的效果。
三.对第三组电极的100%形变前后方阻变化率进行测试:
将实施例3中紫外线整理剂2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑含量控制为0,4-苯甲酰氧基-2,6,2,6-四甲基哌啶的含量控制为0,其他步骤和含量与实施例3完全相同,制作成第三对比电极;
将实施例3中紫外线整理剂2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑含量控制为0.01%,4-苯甲酰氧基-2,6,2,6-四甲基哌啶的含量控制为0,其他步骤和含量与实施例3完全相同,制作成电极7;
将实施例3中紫外线整理剂2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑含量控制为0,4-苯甲酰氧基-2,6,2,6-四甲基哌啶的含量控制为0.02%,其他步骤和含量与实施例3完全相同,制作成电极8;
将实施例3中紫外线整理剂2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑含量控制为0.01%,4-苯甲酰氧基-2,6,2,6-四甲基哌啶的含量控制为0.02%,其他步骤和含量与实施例3完全相同,制作成电极9;
对上述包括电极7、电极8、电极9的第三组电极和对比电极这进行测试,结果如表3:
表3对第三组电极与对第三对比电极的100%形变前后方阻变化率对比
第三对比电极 | 电极7 | 电极8 | 电极9 | |
100%形变前后方阻变化率 | 62.45% | 6.99% | 7.15% | 5.04% |
从表3可见,本发明通过添加紫外线整理剂,明显降低了电极7、电极8、电极9的100%形变前后方阻变化率,实现了银纳米线之间的焊接,显著提高了电极在形变过程中化学性能的稳定性,体现了紫外线整理剂对形变前后方阻变化率影响;
综上所述,本实验从解决PDMS难以与水基导电材料均匀分散的角度出发,提出了配制有机基导电墨水的想法,同时通过添加分散剂和流平剂改善了电极的导电均匀性;其次,添加了表面活性剂和增稠剂协同调控了它的成膜性,从而制备了分辨率更高的电极图形;最后通过加入紫外线整理剂,不仅提高了银纳米线抗紫外的能力,而且提高了电极的环境稳定性,更重要的是使用紫外线照射的方法能够简便、高效的实现银纳米线搭接节点的焊接,从而使其在柔性形变条件下具有更好的结构稳定性和性能稳定性。
Claims (9)
1.一种全柔性可印刷图形化的电极制备方法,其特征在于,包括:
(1)制作聚二甲基硅氧烷PDMS基片:
(1a)将PDMS前驱体与固化剂以5:1-20:1的质量比混合并充分搅拌,使其混合均匀,再放置入离心机中,采用高转速离心除去搅拌过程中引入的气泡;
(1b)将混合好的PDMS倒入矩形容器中,在空气环境下静置0.1-0.5h,使其自然流平后放入烘箱中加热固化,再从容器中剥离下来,裁剪成需要形状的聚二甲基硅氧烷PDMS基片;
(2)配制有机基的高弹导电墨水:
(2a)将分散均匀的银纳米线溶液进行离心,倒掉上层清液,留下下层银纳米线,再加入能使银纳米线分散的有机溶剂并搅拌,待银纳米线分散均匀后再转移到玻璃瓶中;
(2b)在上述玻璃瓶中依次加入增稠剂、表面活性剂、流平剂、分散剂、紫外线整理剂、消泡剂,并置于热台上加热;待溶剂蒸发,直到银纳米线溶液呈粘稠状,停止加热,再加入PDMS的前驱体后,置于搅拌台用转子搅拌均匀,并在该溶液中再加入固化剂,继续搅拌,直到溶液分散均匀,形成固含为10wt%-60wt%的有机基的高弹导电墨水;
所述紫外线整理剂,采用2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮、4-苯甲酰氧基-2,6,2,6-四甲基哌啶、二苯基乙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、安息香双甲醚中的至少一种;
所述增稠剂、表面活性剂、流平剂、分散剂、紫外线整理剂、消泡剂的质量百分比分别为:0.1%-4%、0.01%-0.5%、0.001%-0.1%、0.01%-0.5%、0.01%-0.5%、0.01%-1%;
(3)制备图形化电极:
(3a)取0.1g-2g导电墨水置于网版上,通过丝网印刷设备在PDMS基底上进行多次刮涂,形成图形化的电极,并将其置于室温下常温固化0.5h-3h;
(3b)在紫外光照射下对固化后的图形化电极进行焊接处理,得到性能良好的全柔性图形化透明导电电极;所述用来照射固化后的图形化电极的紫外光,其波段为300-380nm,照射的功率密度为50-200 mW/cm2,照射时间为1-10 min。
2.根据权利要求1所述方法,其特征在于,(1a)所述离心转速为4000-9000r/min,离心时间为1min-5min。
3.根据权利要求1所述方法,其特征在于,(1b)中固化PDMS所用的烘烤温度为60-120℃,时间为1h-6h。
4.根据权利要求1所述方法,其特征在于,(2a)所述的银纳米线溶液中,其银线直径为10-100 nm,长度为10-100μm。
5.根据权利要求1所述方法,其特征在于,(2a)中用来离心银纳米线的离心转速为4000-6000rpm,离心时间为3min-15min。
6.根据权利要求1所述方法,其特征在于,(2a)中使用的有机溶剂为异丙醇IPA或丙二醇,质量百分比为10%-70%。
7.根据权利要求1所述方法,其特征在于,(2b)中加入的增稠剂、表面活性剂、流平剂、分散剂、消泡剂,其材料分别如下:
所述增稠剂,采用羟丙基甲基纤维素HPMC、羧甲基纤维素钠CMC、海藻酸钠中的任意一种;
所述表面活性剂,采用氟碳表面活性剂FS-3100、TF380中的一种;
所述流平剂,采用聚醚改性有机聚硅氧烷MY-3000、尚高sago-3223中的一种;
所述分散剂,采用乙醇胺ETA或尚高sago9760;
所述消泡剂,采用乙醇或矿物油类消泡剂MO-2170。
8.根据权利要求1所述方法,其特征在于,(2b)中的加热温度为80-110℃,加热时间2h-20h,且加入的PDMS前驱体和固化剂质量比为5:1-20:1。
9.根据权利要求1所述方法,其特征在于,(3a)的网版与丝网印刷设备参数结构如下:
所述网版,采用目数为100-400的规格板,其与PDMS基底的接触压强为5-30Pa;
所述丝网印刷设备,其含有刮板,该刮板与PDMS基底的倾斜夹角为30-80°,刮板刮涂导电墨水的速度为2-10mm/s,刮涂次数为1-10。
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