CN116178762A - 导电凝胶薄膜制备方法、薄膜、mems器件及电子设备 - Google Patents

导电凝胶薄膜制备方法、薄膜、mems器件及电子设备 Download PDF

Info

Publication number
CN116178762A
CN116178762A CN202310189417.6A CN202310189417A CN116178762A CN 116178762 A CN116178762 A CN 116178762A CN 202310189417 A CN202310189417 A CN 202310189417A CN 116178762 A CN116178762 A CN 116178762A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gel film
conductive gel
solution
mass ratio
conductive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310189417.6A
Other languages
English (en)
Inventor
张寒冰
李文波
刘金豆
朱向阳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BOE Technology Group Co Ltd
Original Assignee
BOE Technology Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BOE Technology Group Co Ltd filed Critical BOE Technology Group Co Ltd
Priority to CN202310189417.6A priority Critical patent/CN116178762A/zh
Publication of CN116178762A publication Critical patent/CN116178762A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0018—Structures acting upon the moving or flexible element for transforming energy into mechanical movement or vice versa, i.e. actuators, sensors, generators
    • B81B3/0021—Transducers for transforming electrical into mechanical energy or vice versa
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/02—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems containing distinct electrical or optical devices of particular relevance for their function, e.g. microelectro-mechanical systems [MEMS]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F251/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polysaccharides or derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F289/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to macromolecular compounds not provided for in groups C08F251/00 - C08F287/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C08K3/041—Carbon nanotubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C08K3/042—Graphene or derivatives, e.g. graphene oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/06—Elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/24—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising carbon-silicon compounds, carbon or silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2351/00—Characterised by the use of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2351/00—Characterised by the use of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives of such polymers
    • C08J2351/02—Characterised by the use of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives of such polymers grafted on to polysaccharides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2425/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Derivatives of such polymers
    • C08J2425/18—Homopolymers or copolymers of aromatic monomers containing elements other than carbon and hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2465/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/001—Conductive additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

本申请公开一种导电凝胶薄膜制备方法、薄膜、MEMS器件及电子设备，涉及导电材料技术领域，得到的导电凝胶薄膜兼具低模量和导电的性能，可以替代在聚合物上额外设置金属电极的方式，简化器件结构，且无需增加工艺流程，不会造成器件生产成本的增加。导电凝胶薄膜制备方法，包括：将导电材料、交联剂和至少一种小分子单体材料加入到溶剂中，搅拌均匀后得到第一溶液；将引发剂加入到所述第一溶液中搅拌均匀，得到第二溶液；将所述第二溶液注入薄膜成型模具中静置设定时间，以通过所述第二溶液中发生的聚合反应得到导电凝胶薄膜。

Description

导电凝胶薄膜制备方法、薄膜、MEMS器件及电子设备
技术领域
本申请涉及导电材料技术领域，尤其涉及一种导电凝胶薄膜制备方法、薄膜、MEMS器件及电子设备。
背景技术
目前，在常规的MEMS(微机电系统)器件中，功能层通常选用金属材料，而金属材料模量较高，需要施加很大电压才能实现运动形变且形变量很小。而聚合物本身模量低，受到外力容易形变，但是通常的聚合物无法导电。因此，通常需要在聚合物上额外溅射金属电极，以兼具导电和形变的需求。
然而，在低模量的聚合物上额外建设金属电极，使得MEMS器件的结构变得复杂，且需要增加新的工艺流程，加长了器件的制备流程，增加生产成本。
发明内容
本申请实施例提供一种导电凝胶薄膜制备方法、薄膜、MEMS器件及电子设备，得到的导电凝胶薄膜兼具低模量和导电的性能，可以替代在聚合物上额外设置金属电极的方式，简化器件结构，且无需增加工艺流程，不会造成器件生产成本的增加。
本申请实施例的第一方面，提供一种导电凝胶薄膜制备方法，包括：
将导电材料、交联剂和至少一种小分子单体材料加入到溶剂中，搅拌均匀后得到第一溶液，其中，所述导电材料包括PEDOT:PSS、银纳米线、氧化石墨烯和碳纳米管中的至少一者，所述PEDOT:PSS的质量占比为0.1％至10％，所述银纳米线的质量占比为1％至5％，所述氧化石墨烯的质量占比为0.5％至5％，所述碳纳米管的质量占比为0.5％至5％，所述交联剂包括聚乙二醇和/或N，N'-亚甲基双丙烯酰胺，所述交联剂的质量占比为0.5％至1％，所述小分子单体包括海藻酸钠、丙烯酰胺、丙烯酸、明胶、壳聚糖、N-异丙基丙烯酰胺和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中的至少一种，所述丙烯酰胺的质量占比为5％至20％，所述海藻酸钠的质量占比为0.5％至5％，所述丙烯酸的质量占比为5％至25％，所述明胶的质量占比为1％至5％，所述壳聚糖的质量占比为0.5％至5％，所述N-异丙基丙烯酰胺的质量占比为5％至20％，所述甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的质量占比为5％至15％；
将引发剂加入到所述第一溶液中搅拌均匀，得到第二溶液，其中，所述引发剂包括偶氮二异丁氰、偶氮二异庚氰、过硫酸铵和过硫酸钾中的至少一种，所述引发剂的质量占比为0.1％至0.5％；
将所述第二溶液注入薄膜成型模具中静置设定时间，以通过所述第二溶液中发生的聚合反应得到导电凝胶薄膜。
在一些实施方式中，所述导电材料包括所述PEDOT:PSS，所述第一溶液中的所述PEDOT:PSS的质量占比为8％；
所述交联剂包括所述N，N'-亚甲基双丙烯酰胺，所述第一溶液中的所述N，N'-亚甲基双丙烯酰胺的质量占比为0.5％；
所述小分子单体包括所述丙烯酰胺和所述海藻酸钠，所述第一溶液中的所述丙烯酰胺的质量占比为15％，所述海藻酸钠的质量占比为0.5％至2％,；
所述引发剂包括过所述硫酸钾，所述第二溶液的所述过硫酸钾的质量占比为0.1％。
在一些实施方式中，所述海藻酸钠的质量占比为1％；和/或，
所述设定时间为至少24小时，且静置温度为室温。
在一些实施方式中，所述导电材料包括所述银纳米线，所述第一溶液中的所述银纳米线的质量占比为5％；
所述第一溶液中的所述交联剂的质量占比为1％；
所述小分子单体包括所述丙烯酸和所述明胶，所述第一溶液中的所述丙烯酸的质量占比为10％至25％，所述明胶的质量占比为3％；
所述引发剂包括所述过硫酸铵，所述第二溶液的所述过硫酸铵的质量占比为0.5％。
在一些实施方式中，所述丙烯酸的质量占比为20％；
和/或，
所述将引发剂加入到所述第一溶液中搅拌均匀的步骤中的搅拌条件为持续搅拌至少30分钟；
和/或，
所述设定时间为至少12小时，且静置温度为室温。
在一些实施方式中，所述导电材料包括所述氧化石墨烯，所述第一溶液中的所述氧化石墨烯的质量占比为5％；
所述第一溶液中的所述交联剂的质量占比为0.5％％；
所述小分子单体包括所述丙烯酸、所述丙烯酰胺和所述壳聚糖，所述第一溶液中的所述丙烯酸的质量占比为5％至15％，所述丙烯酰胺的质量占比为15％，所述壳聚糖的质量占比为1％；
所述引发剂包括所述偶氮二异丁氰，所述第二溶液的所述偶氮二异丁氰的质量占比为0.5％。
在一些实施方式中，所述丙烯酸的质量占比为5％；
和/或，
所述将引发剂加入到所述第一溶液中搅拌均匀的步骤中的搅拌条件为持续搅拌至少30分钟；
和/或，
所述设定时间为3至6小时，且静置温度为40℃至70℃。
在一些实施方式中，所述导电材料包括所述碳纳米管，所述第一溶液中的所述碳纳米管的质量占比为5％；
所述第一溶液中的所述交联剂的质量占比为0.5％；
所述小分子单体包括所述N-异丙基丙烯酰胺、所述甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和所述海藻酸钠，所述第一溶液中的所述N-异丙基丙烯酰胺的质量占比为15％，所述甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的质量占比为5％，所述海藻酸钠的质量占比为1％；
所述引发剂包括所述偶氮二异丁氰，所述第二溶液的所述偶氮二异丁氰的质量占比为0.5％。
在一些实施方式中，所述将引发剂加入到所述第一溶液中搅拌均匀的步骤中的搅拌条件为持续搅拌至少1小时；
和/或，
所述设定时间为3至6小时，且静置温度为40℃至70℃。
在一些实施方式中，所述将所述第二溶液注入薄膜成型模具中静置设定时间，以通过所述第二溶液中发生的聚合反应得到导电凝胶薄膜，包括：
利用毛细作用，将所述第二溶液注入所述薄膜成型模具中，以将所述薄膜成型模具的空隙填满；
对所述薄膜成型模具中填充的所述第二溶液进行静置设定时间，以通过所述第二溶液中发生的聚合反应得到所述导电凝胶薄膜。
本申请实施例的第二方面，提供一种导电凝胶薄膜，采用如第一方面所述的导电凝胶薄膜制备方法制成；
所述导电凝胶薄膜的材料结构呈交联网状结构。
本申请实施例的第三方面，提供一种MEMS器件，包括：
如第二方面所述的导电凝胶薄膜。
在一些实施方式中，所述MEMS器件，还包括：
第一底电极，所述导电凝胶薄膜在所述第一底电极上的正投影与所述第一底电极至少部分重叠；
第一绝缘层，设置于所述第一底电极与所述导电凝胶薄膜之间；
在所述导电凝胶薄膜未发生形变的情况下，所述第一绝缘层与所述导电凝胶薄膜之间形成有空腔。
在一些实施方式中，所述导电凝胶薄膜在所述第一底电极上的正投影与所述第一底电极重叠的区域用于形成电容结构；
所述电容结构对应的所述导电凝胶薄膜用于在所述第一底电极和所述导电凝胶薄膜同步通电的情况下发生形变，所述导电凝胶薄膜的形变用于改变所述导电凝胶薄膜与所述第一底电极之间的距离。
在一些实施方式中，所述导电凝胶薄膜的形变用于缩小所述导电凝胶薄膜与所述第一底电极之间的距离。
在一些实施方式中，所述MEMS器件，还包括：
基底层，设置有凹槽，所述第一底电极和所述第一绝缘层设置于所述凹槽内；
所述导电凝胶薄膜至少部分覆盖于所述凹槽的开口，所述导电凝胶薄膜与所述凹槽的第一绝缘层之间形成有空腔。
在一些实施方式中，所述基底层包括搭接部，所述凹槽嵌设于所述搭接部，所述导电凝胶薄膜的两端设置于所述搭接部靠近所述凹槽开口的边缘区域；
所述搭接部与所述导电凝胶薄膜之间设置有第二绝缘层，所述第一绝缘层与所述第二绝缘层通过相同的制程制备；和/或，
所述搭接部与所述导电凝胶薄膜之间设置有第二底电极，所述第一底电极与所述第二底电极通过相同的制程制备。
本申请实施例第四方面，提供一种电子设备，包括：
如第三方面所述的MEMS器件。
本申请实施例提供的导电凝胶薄膜制备方法，通过将导电材料和小分子单体材料混合，再加入交联剂和引发剂以进行聚合反应，得到的导电凝胶薄膜可以兼具较小的模量和较好的导电性能。由于凝胶聚合物分子链间的交联以及分子间作用力，凝胶薄膜具有一定的机械强度并且模量较低，即可以实现较大的形变量；导电材料可以实现导电性能。可以利用仿真技术模拟得到的导电凝胶薄膜的性能，导电凝胶薄膜材料能够在MEMS器件中实现静电力驱动。本申请实施例提供的导电凝胶薄膜制备方法制备的导电凝胶薄膜可以替代传统的金属功能层，在MEMS器件中实现静电力驱动形变，不会带来复杂结构和生产成本升高的问题。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种导电凝胶薄膜制备方法的示意性流程图；
图2为本申请实施例提供的一种导电凝胶薄膜制备方法制备得到的导电凝胶薄膜的扫描电镜图；
图3为本申请实施例提供的另一种导电凝胶薄膜制备方法制备得到的导电凝胶薄膜的扫描电镜图；
图4为本申请实施例提供的又一种导电凝胶薄膜制备方法制备得到的导电凝胶薄膜的扫描电镜图；
图5为本申请实施例提供的导电凝胶薄膜的含水量测试示意图；
图6为本申请实施例提供的导电凝胶薄膜的溶胀率测试示意图；
图7为本申请实施例提供的一种导电凝胶薄膜的导电率测试示意图；
图8为本申请实施例提供的一种导电凝胶薄膜的压缩性能应力-应变曲线；
图9为本申请实施例提供的一种导电凝胶薄膜的拉伸性能应力-应变曲线；
图10为本申请实施例提供的一种MEMS器件的示意性结构框图；
图11为本申请实施例提供的一种MEMS器件的示意性结构图；
图12为本申请实施例提供一种MEMS器件通电状态示意图；
图13为本申请实施例提供的另一种MEMS器件的示意性结构图；
图14为本申请实施例提供另一种MEMS器件通电状态示意图；
图15为本申请实施例提供的又一种MEMS器件的示意性结构图；
图16为本申请实施例提供的一种电子设备的示意性结构框图。
具体实施方式
为了更好的理解本说明书实施例提供的技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本说明书实施例的技术方案做详细的说明，应当理解本说明书实施例以及实施例中的具体特征是对本说明书实施例技术方案的详细的说明，而不是对本说明书技术方案的限定，在不冲突的情况下，本说明书实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“两个以上”包括两个或大于两个的情况。
目前，在常规的MEMS器件中，功能层通常选用金属材料，而金属材料模量较高，需要施加很大电压才能实现运动形变且形变量很小。而聚合物本身模量低，受到外力容易形变，但是通常的聚合物无法导电。因此，通常需要在聚合物上额外溅射金属电极，以兼具导电和形变的需求。然而，在低模量的聚合物上额外建设金属电极，使得MEMS器件的结构变得复杂，且需要增加新的工艺流程，加长了器件的制备流程，增加生产成本。
有鉴于此，本申请实施例提供一种导电凝胶薄膜制备方法、薄膜、MEMS器件及电子设备，得到的导电凝胶薄膜兼具低模量和导电的性能，可以替代在聚合物上额外设置金属电极的方式，简化器件结构，且无需增加工艺流程，不会造成器件生产成本的增加。
本申请实施例的第一方面，提供一种导电凝胶薄膜制备方法，图1为本申请实施例提供的一种导电凝胶薄膜制备方法的示意性流程图。如图1所示，本申请实施例提供的导电凝胶薄膜制备方法，包括：
S101：将导电材料、交联剂和至少一种小分子单体材料加入到溶剂中，搅拌均匀后得到第一溶液。其中，导电材料包括PEDOT:PSS、银纳米线、氧化石墨烯和碳纳米管中的至少一者，PEDOT:PSS的质量占比为0.1％至10％，银纳米线的质量占比为1％至5％，氧化石墨烯的质量占比为0.5％至5％，碳纳米管的质量占比为0.5％至5％，交联剂包括聚乙二醇和/或N，N'-亚甲基双丙烯酰胺，交联剂的质量占比为0.5％至1％，小分子单体包括海藻酸钠、丙烯酰胺、丙烯酸、明胶、壳聚糖、N-异丙基丙烯酰胺和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中的至少一种，丙烯酰胺的质量占比为5％至20％，海藻酸钠的质量占比为0.5％至5％，丙烯酸的质量占比为5％至25％，明胶的质量占比为1％至5％，壳聚糖的质量占比为0.5％至5％，N-异丙基丙烯酰胺的质量占比为5％至20％，甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的质量占比为5％至15％；
示例性的，溶剂可以是水，导电材料可以起到导电作用，使得制备得到的导电凝胶薄膜具备导电性能。小分子单体材料经过交联反应可以得到长分子链，作为聚合反应的反应材料。交联剂可以将不同小分子单体材料的分子链进行交联，产生交联反应，以得到长分子链。
S102：将引发剂加入到第一溶液中搅拌均匀，得到第二溶液。其中，引发剂包括偶氮二异丁氰、偶氮二异庚氰、过硫酸铵和过硫酸钾中的至少一种，引发剂的质量占比为0.1％至0.5％。
示例性的，引发剂可以用于引发小分子单体材料的聚合反应，将不同小分子单体交联后的长分子链聚合为聚合物，第二溶液属于预聚液，未固化的液体状态。
S103：将第二溶液注入薄膜成型模具中静置设定时间，以通过第二溶液中发生的聚合反应得到导电凝胶薄膜。
示例性的，静置的过程即发生了聚合反应，可以将溶液固化为固体薄膜，在交联剂和引发剂作用下的聚合反应得到的聚合物可以呈交联网状结构。可以根据不同材料组分，设置静置的设定时间长短，静置温度也可以根据组分以及组分比例进行设置，本申请实施例不作具体限定。薄膜成型模具的形状可以根据需要的薄膜形状进行设置，例如，薄膜成型模具可以是两个硬质基板相对设置，两个硬质基板之间需要设置间隔垫，间隔垫的厚度范围可以是0.01至2mm，将第二溶液灌入连个硬质基板的夹缝中。示例性的，硬质基板可以是玻璃。
需要说明的是，通常聚合物薄膜具有较低模量，形变量可以较大，但是聚合物薄膜不具备导电性能，难以应用在需要变形导电的场景中。通常MEMS器件的导电功能层采用金属材料，但是金属材料的模量较高，形变量较小，很难实现形变开关的作用，或者，金属材料的形变开关性能较差。因此，现有的MEMS器件的导电功能层难以兼具较好的形变量和导电性能。
针对上述问题，本申请实施例提供的导电凝胶薄膜制备方法，通过将导电材料和小分子单体材料混合，再加入交联剂和引发剂以进行聚合反应，得到的导电凝胶薄膜可以兼具较小的模量和较好的导电性能。由于凝胶聚合物分子链间的交联以及分子间作用力，凝胶薄膜具有一定的机械强度并且模量较低，即可以实现较大的形变量；导电材料可以实现导电性能。可以利用仿真技术模拟得到的导电凝胶薄膜的性能，导电凝胶薄膜材料能够在MEMS器件中实现静电力驱动。本申请实施例提供的导电凝胶薄膜制备方法制备的导电凝胶薄膜可以替代传统的金属功能层，在MEMS器件中实现静电力驱动形变，不会带来复杂结构和生产成本升高的问题。
在一些实施方式中，步骤S103，可以包括：
利用毛细作用，将第二溶液注入薄膜成型模具中，以将薄膜成型模具的空隙填满。
毛细作用，可以将薄膜成型模具中空隙的空气最大程度的排出，将第二溶液填充满薄膜成型模具的空隙，能够提高导电凝胶薄膜的膜质致密性，可以减少薄膜中的气泡，提高薄膜的品质。
对薄膜成型模具中填充的第二溶液进行静置设定时间，以通过第二溶液中发生的聚合反应得到导电凝胶薄膜。
在一些实施方式中，薄膜成型模具可以是矩形槽、凹槽等形状的模具。
在一些实施方式中，导电材料包括PEDOT:PSS，第一溶液中的PEDOT:PSS的质量占比为0.1％至10％；交联剂包括聚乙二醇和/或N，N'-亚甲基双丙烯酰胺，第一溶液中的交联剂的质量占比为0.5％至1％；小分子单体包括丙烯酰胺和海藻酸钠，第一溶液中的丙烯酰胺的质量占比为5％至20％，海藻酸钠的质量占比为0.5％至2％；引发剂包括过硫酸铵和/或过硫酸钾，第二溶液的引发剂的质量占比为0.1％至0.5％。
示例1，丙烯酰胺的质量占比为15％，PEDOT:PSS质量占比为8％，海藻酸钠的质量占比为1％，N，N'-亚甲基双丙烯酰胺的质量占比为0.5％，过硫酸钾的质量占比为0.1％，溶剂可以为水。设定时间为至少24小时，且静置温度为室温，室温下静置24小时可以将第二溶液充分发生聚合反应并固化为固体薄膜。
在一些实施方式中，导电材料包括银纳米线，第一溶液中的银纳米线的质量占比为1％至5％；第一溶液中的交联剂的质量占比为0.5％至1％；小分子单体包括丙烯酸和明胶，第一溶液中的丙烯酸的质量占比为10％至25％，明胶的质量占比为1％至5％；引发剂包括过硫酸铵和/或过硫酸钾，第二溶液的引发剂的质量占比为0.1％至0.5％。
示例2，丙烯酸的质量占比为20％，明胶的质量占比为3％，银纳米线的质量占比为5％，交联剂的质量占比为1％，过硫酸铵的质量占比为0.5％。将引发剂加入到第一溶液中搅拌均匀的步骤中的搅拌条件为持续搅拌至少30分钟。设定时间为至少12小时，且静置温度为室温。
在一些实施方式中，导电材料包括氧化石墨烯，第一溶液中的所述氧化石墨烯的质量占比为0.5％至5％；第一溶液中的交联剂的质量占比为0.5％至1％；小分子单体包括丙烯酸、丙烯酰胺和壳聚糖，第一溶液中的丙烯酸的质量占比为5％至15％，丙烯酰胺的质量占比为5％至20％，壳聚糖的质量占比为0.5％至5％；引发剂包括偶氮二异丁氰和/或偶氮二异庚氰，第二溶液的引发剂的质量占比为0.1％至0.5％。
示例3，丙烯酸的质量占比为5％，丙烯酰胺的质量占比为15％，壳聚糖的质量占比为1％，氧化石墨烯的质量占比为5％，交联剂的质量占比为0.5％，偶氮二异丁氰的质量占比为0.5％。将引发剂加入到第一溶液中搅拌均匀的步骤中的搅拌条件为持续搅拌至少30分钟。设定时间为3至6小时，且静置温度为40℃至70℃。设定时间可以是4小时，静置温度可以是60℃。
在一些实施方式中，导电材料包括碳纳米管，第一溶液中的碳纳米管的质量占比为0.5％至5％；第一溶液中的交联剂的质量占比为0.5％至1％；小分子单体包括N-异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和海藻酸钠，第一溶液中的N-异丙基丙烯酰胺的质量占比为5％至20％，甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的质量占比为5％至15％，海藻酸钠的质量占比为0.5％至5％；引发剂包括偶氮二异丁氰和/或偶氮二异庚氰，第二溶液的引发剂的质量占比为0.1％至0.5％。
示例4，N-异丙基丙烯酰胺的质量占比为15％，甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的质量占比为5％，海藻酸钠的质量占比为1％，碳纳米管的质量占比为5％，交联剂的质量占比为0.5％，偶氮二异丁氰的质量占比为0.5％。将引发剂加入到所述第一溶液中搅拌均匀的步骤中的搅拌条件为持续搅拌至少1小时；设定时间为3至6小时，例如可以是3小时，且静置温度为40℃至70℃，例如是50℃。
本申请实施例的第二方面，提供一种导电凝胶薄膜，采用如第一方面所述的导电凝胶薄膜制备方法制成；导电凝胶薄膜的材料结构呈交联网状结构。交联网状结构的导电凝胶薄膜可以具有较低的模量，能够形成较大的形变量范围，提供更好的弹性形变，更适用于MEMS器件的导电功能层。
示例性的，图2为本申请实施例提供的一种导电凝胶薄膜制备方法制备得到的导电凝胶薄膜的扫描电镜图。如图2所示，采用上述示例1的制备方法得到的导电凝胶薄膜呈交联网状结构。图2所示的两张图片分别对应不同的放大倍数，即对应的标尺数值不同，分别是单位标尺为10μm和50μm。
示例性的，图3为本申请实施例提供的另一种导电凝胶薄膜制备方法制备得到的导电凝胶薄膜的扫描电镜图。如图3所示，采用上述示例2的制备方法得到的导电凝胶薄膜呈交联网状结构。图3所示单位标尺为20.0μm。
示例性的，图4为本申请实施例提供的又一种导电凝胶薄膜制备方法制备得到的导电凝胶薄膜的扫描电镜图。如图4所示，采用上述示例3的制备方法得到的导电凝胶薄膜呈交联网状结构。图4所示单位标尺为1.00mm。
示例性的，导电凝胶薄膜含水量测试方法：将制备好的导电凝胶薄膜切成小块，称量质量记为W_0，将小块冷冻干燥后质量记为W_d，则含水量Water Content的计算公式为：
Water Content＝(W_0-W_d)/W_0×100％。
图5为本申请实施例提供的导电凝胶薄膜的含水量测试示意图。如图5所示，横坐标的1代表第一方面所述的示例1制备得到的导电凝胶薄膜，2代表示例2制备得到的导电凝胶薄膜，3代表示例3制备得到的导电凝胶薄膜，4代表示例4制备得到的导电凝胶薄膜；纵坐标为含水量Water Content，单位为％。如图5所示，不同导电组分对凝胶的含水量影响不大，含水量大约在75％左右，说明导电组分的在体系中分散均匀，不影响凝胶薄膜的聚合。
示例性的，导电凝胶薄膜溶胀率测试方法：将制备好的导电凝胶薄膜切成小块，完全冷冻干燥后质量记为W_d。将样品浸泡在去离子水中48小时以上，使完全溶胀。溶胀后的质量记为W_s。
图6为本申请实施例提供的导电凝胶薄膜的溶胀率测试示意图。如图6所示，横坐标代表示例1-4制备得到的导电凝胶薄膜，纵坐标为溶胀率Swelling Ratio，单位为％，如图6所示，不同的导电组分会对导电凝胶体系溶胀率有不同的影响。
示例性的，导电性测试步骤：将导电凝胶薄膜切割成矩形小块，两端用铜片贴住，通过万用表测量两端电阻，导电率的计算公式是σ＝L/RS，σ为导电率，L为样品导电长度，R为样品电阻，S为样品截面积。图7为本申请实施例提供的一种导电凝胶薄膜的导电率测试示意图。如图7所示，横坐标为PEDOT:PSS的质量占比，单位为％；纵坐标为导电率Conductivity，单位为S/m，随着PEDOT:PSS组分含量的增多，导电凝胶薄膜导电导率逐渐增大。
示例性的，将导电凝胶薄膜作为导线接入电路中，并且在电路中加入LED灯珠，当闭合电源开关，LED灯珠不亮，当打开电源开关，灯珠发出亮光，因此，说明导电凝胶薄膜材料可以作为导体使用。
示例性的，将导电凝胶材料制成圆柱状样品，采用万能材料试验机进行压缩性能测试。示例性的，图8为本申请实施例提供的一种导电凝胶薄膜的压缩性能应力-应变曲线。如图8所示，横坐标为形变率Strain，单位为％，Strain＝形变量/初始量，形变量和初始量可以针对的是长度、宽度或体积等。图8所示的纵坐标为压力Stress，单位为kPa。
同理，将凝胶材料制成标准样条形状进行拉伸性能测试。示例性的，图9为本申请实施例提供的一种导电凝胶薄膜的拉伸性能应力-应变曲线。如图9所示，横坐标为形变率Strain，单位为％，Strain＝形变量/初始量，形变量和初始量可以针对的是长度、宽度或体积等。图9所示的纵坐标为拉力Stress，单位为kPa。
经计算，导电凝胶薄膜材料的压缩模量约为103kPa，拉伸模量约为55kPa，模量远低于金属的模量。表明导电凝胶薄膜受到外力容易产生形变。
本申请实施例提供的导电凝胶薄膜，利用导电材料和小分子单体材料混合，再加入交联剂和引发剂以进行聚合反应，得到的导电凝胶薄膜可以兼具较小的模量和较好的导电性能。由于凝胶聚合物分子链间的交联以及分子间作用力，凝胶薄膜具有一定的机械强度并且模量较低，即可以实现较大的形变量；导电材料可以实现导电性能。可以利用仿真技术模拟得到的导电凝胶薄膜的性能，导电凝胶薄膜材料能够在MEMS器件中实现静电力驱动。本申请实施例提供的导电凝胶薄膜可以替代传统的金属功能层，在MEMS器件中实现静电力驱动形变，不会带来复杂结构和生产成本升高的问题。
本申请实施例的第三方面，提供一种MEMS器件，图10为本申请实施例提供的一种MEMS器件的示意性结构框图。如图10所示，MEMS器件包括：如第二方面所述的导电凝胶薄膜。导电凝胶薄膜可以作为MEMS器件的导电功能层，兼具导电性能和较低的模量，可以在实现导电功能的基础上具有较大的形变量，制备得到的MEMS器件可以作为开关器件或其他性能的器件。导电凝胶薄膜可以替代传统的金属电极，并且无需在金属电极上设置聚合物辅助实现较大形变量的性能，可以简化导电功能层的结构，无需增加额外的工艺流程，不会造成生产成本的增加。
本申请实施例提供的MEMS器件，利用导电材料和小分子单体材料混合，再加入交联剂和引发剂以进行聚合反应，得到的导电凝胶薄膜可以兼具较小的模量和较好的导电性能。由于凝胶聚合物分子链间的交联以及分子间作用力，凝胶薄膜具有一定的机械强度并且模量较低，即可以实现较大的形变量；导电材料可以实现导电性能。可以利用仿真技术模拟得到的导电凝胶薄膜的性能，导电凝胶薄膜材料能够在MEMS器件中实现静电力驱动。本申请实施例利用导电凝胶薄膜替代传统的金属功能层，在MEMS器件中实现静电力驱动形变，不会带来复杂结构和生产成本升高的问题。
在一些实施方式中，图11为本申请实施例提供的一种MEMS器件的示意性结构图。如图11所示，MEMS器件还包括：第一底电极200和第一绝缘层300，导电凝胶薄膜400在第一底电极200上的正投影与第一底电极200至少部分重叠；导电凝胶薄膜400在第一底电极200上的正投影与第一底电极200重叠的区域用于形成电容结构，则相对设置的导电凝胶薄膜400和第一底电极200分别作为电容结构的两个极板。第一绝缘层300设置于第一底电极200与导电凝胶薄膜400之间；在导电凝胶薄膜400未发生形变的情况下，第一绝缘层300与导电凝胶薄膜400之间形成有空腔500。第一绝缘层300可以作为电容结构的介质，可以防止导电凝胶薄膜400的过大形变造成与第一底电极200的短路。
示例性的，图12为本申请实施例提供一种MEMS器件通电状态示意图。如图12所示，电容结构对应的导电凝胶薄膜400用于在第一底电极200和导电凝胶薄膜400同步通电的情况下发生形变，导电凝胶薄膜400的形变用于改变导电凝胶薄膜400与第一底电极200之间的距离。需要说明的是，形变的产生远离是，在导电凝胶薄膜400与第一底电极200同步通电的情况下，会产生静电吸附力，导电凝胶薄膜400在静电吸附力的作用下朝向第一底电极200方向形变，缩小电容结构的两个极板间的距离。导电凝胶薄膜400与第一底电极200之间的距离的改变，可以改变电容结构的电容值，则可以起到改变MEMS器件状态的作用。示例性的，容值的改变可以作为器件的开启状态，则对应的图11所示的未通电状态下，导电凝胶薄膜400未发生形变，则可以作为MEMS的关闭状态。图11对应MEMS的关闭状态，图12对应MEMS的打开状态，只是示意性的，对应关系也可以对调，本申请实施例不作具体限定。
需要说明的是，导电凝胶薄膜在MEMS器件中的应用远离可以不局限于电容结构，还可以是其他结构，本申请实施例不作具体限定。
在一些实施方式中，图13为本申请实施例提供的另一种MEMS器件的示意性结构图；图14为本申请实施例提供另一种MEMS器件通电状态示意图。如图13和图14所示，MEMS器件还包括：基底层600，基底层600设置有凹槽610，第一底电极200和第一绝缘层300设置于凹槽610内；导电凝胶薄膜400至少部分覆盖于凹槽610的开口，导电凝胶薄膜400与凹槽610的第一绝缘层300之间形成有空腔500。基底层600包括搭接部620，凹槽610嵌设于搭接部620，导电凝胶薄膜400的两端设置于搭接部620靠近凹槽610开口的边缘区域；搭接部620与导电凝胶薄膜400之间设置有第二绝缘层700，第一绝缘层300与第二绝缘层700可以通过相同的制程制备。搭接部620与导电凝胶薄膜400之间设置有第二底电极800，第一底电极200与第二底电极800通过相同的制程制备。
示例性的，图15为本申请实施例提供的又一种MEMS器件的示意性结构图。如图15所示，导电凝胶薄膜400只是部分覆盖凹槽的开口，可以根据具体器件性能要求进行设置导电凝胶薄膜400的覆盖面积，本申请实施例不作具体限定。
需要说明的是，在MEMS器件中，静电力驱动一种重要的驱动方式。在类似于平板电容器的结构中，导电凝胶薄膜可以代替上电极材料来使用，通过制备空腔结构，将上下电极材料分开，底电极可采用普通金属层，顶电极采用导电凝胶薄膜。参考图11和图13，当上下电极不通电时，即导电凝胶薄膜400和第一底电极200不通电时，没有静电力产生，导电凝胶薄膜400不产生形变。当导电凝胶薄膜400和第一底电极200通电时，导电凝胶薄膜400受到静电力吸附，会发生形变向第一底电极200运动。该MEMS器件未来可作为开关或者阀门等使用。
示例性的，导电凝胶薄膜在MEMS器件中的仿真结果参考如下：
导电凝胶薄膜在通电情况下单位面积受到的静电力公式为：
Figure BDA0004108130940000131
其中，q为静电力，为导电凝胶薄膜与第一底电极之间的介质的介电常数，U是导电凝胶薄膜400和第一底电极200之间的电压差，g0是导电凝胶薄膜400和第一底电极200间的间距，w是导电凝胶薄膜的形变量。公式表明静电力大小与器件上下电极的间距以及施加电压关系较大。同时，导电凝胶薄膜模量低，有利于在同样静电力下发生形变，不同薄膜厚度也会影响变形量。
表1为导电凝胶薄膜厚度、导电凝胶薄膜和第一底电极之间的距离和施加的电压差对应的最大形变量数据。将表1中不同模型对应的参数进行仿真，仿真结果参考表1中的最大形变量数据。
Figure BDA0004108130940000141
表1
示例性的，以模型一为例，仿真了形变下材料自身的应力分布，仿真样品四周支撑固定端所受应力最大，但材料本身的力学强度能够保证薄膜不会受到破损。在通电情况下，薄膜最大形变量为0.44083μm。
本申请实施例的第四方面，提供一种电子设备，图16为本申请实施例提供的一种电子设备的示意性结构框图。如图16所示，电子设备包括：如第三方面所述的MEMS器件1000。
需要说明的是，本申请实施例提供的电子设备，可以是包括MEMS器件任意电子设备，例如传感器、集成芯片等等。
需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
尽管已描述了本说明书的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本说明书范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本说明书进行各种改动和变型而不脱离本说明书的精神和范围。这样，倘若本说明书的这些修改和变型属于本说明书权利要求及其等同技术的范围之内，则本说明书也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (18)

1.一种导电凝胶薄膜制备方法，其特征在于，包括：
将导电材料、交联剂和至少一种小分子单体材料加入到溶剂中，搅拌均匀后得到第一溶液，其中，所述导电材料包括PEDOT:PSS、银纳米线、氧化石墨烯和碳纳米管中的至少一者，所述PEDOT:PSS的质量占比为0.1％至10％，所述银纳米线的质量占比为1％至5％，所述氧化石墨烯的质量占比为0.5％至5％，所述碳纳米管的质量占比为0.5％至5％，所述交联剂包括聚乙二醇和/或N，N'-亚甲基双丙烯酰胺，所述交联剂的质量占比为0.5％至1％，所述小分子单体包括海藻酸钠、丙烯酰胺、丙烯酸、明胶、壳聚糖、N-异丙基丙烯酰胺和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中的至少一种，所述丙烯酰胺的质量占比为5％至20％，所述海藻酸钠的质量占比为0.5％至5％，所述丙烯酸的质量占比为5％至25％，所述明胶的质量占比为1％至5％，所述壳聚糖的质量占比为0.5％至5％，所述N-异丙基丙烯酰胺的质量占比为5％至20％，所述甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的质量占比为5％至15％；
将引发剂加入到所述第一溶液中搅拌均匀，得到第二溶液，其中，所述引发剂包括偶氮二异丁氰、偶氮二异庚氰、过硫酸铵和过硫酸钾中的至少一种，所述引发剂的质量占比为0.1％至0.5％；
将所述第二溶液注入薄膜成型模具中静置设定时间，以通过所述第二溶液中发生的聚合反应得到导电凝胶薄膜。
2.根据权利要求1所述的导电凝胶薄膜制备方法，其特征在于，
所述导电材料包括所述PEDOT:PSS，所述第一溶液中的所述PEDOT:PSS的质量占比为8％；
所述交联剂包括所述N，N'-亚甲基双丙烯酰胺，所述第一溶液中的所述N，N'-亚甲基双丙烯酰胺的质量占比为0.5％；
所述小分子单体包括所述丙烯酰胺和所述海藻酸钠，所述第一溶液中的所述丙烯酰胺的质量占比为15％，所述海藻酸钠的质量占比为0.5％至2％,；
所述引发剂包括过所述硫酸钾，所述第二溶液的所述过硫酸钾的质量占比为0.1％。
3.根据权利要求2所述的导电凝胶薄膜制备方法，其特征在于，
所述海藻酸钠的质量占比为1％；和/或，
所述设定时间为至少24小时，且静置温度为室温。
4.根据权利要求1所述的导电凝胶薄膜制备方法，其特征在于，
所述导电材料包括所述银纳米线，所述第一溶液中的所述银纳米线的质量占比为5％；
所述第一溶液中的所述交联剂的质量占比为1％；
所述小分子单体包括所述丙烯酸和所述明胶，所述第一溶液中的所述丙烯酸的质量占比为10％至25％，所述明胶的质量占比为3％；
所述引发剂包括所述过硫酸铵，所述第二溶液的所述过硫酸铵的质量占比为0.5％。
5.根据权利要求4所述的导电凝胶薄膜制备方法，其特征在于，
所述丙烯酸的质量占比为20％；
和/或，
所述将引发剂加入到所述第一溶液中搅拌均匀的步骤中的搅拌条件为持续搅拌至少30分钟；
和/或，
所述设定时间为至少12小时，且静置温度为室温。
6.根据权利要求1所述的导电凝胶薄膜制备方法，其特征在于，
所述导电材料包括所述氧化石墨烯，所述第一溶液中的所述氧化石墨烯的质量占比为5％；
所述第一溶液中的所述交联剂的质量占比为0.5％％；
所述小分子单体包括所述丙烯酸、所述丙烯酰胺和所述壳聚糖，所述第一溶液中的所述丙烯酸的质量占比为5％至15％，所述丙烯酰胺的质量占比为15％，所述壳聚糖的质量占比为1％；
所述引发剂包括所述偶氮二异丁氰，所述第二溶液的所述偶氮二异丁氰的质量占比为0.5％。
7.根据权利要求6所述的导电凝胶薄膜制备方法，其特征在于，
所述丙烯酸的质量占比为5％；
和/或，
所述将引发剂加入到所述第一溶液中搅拌均匀的步骤中的搅拌条件为持续搅拌至少30分钟；
和/或，
所述设定时间为3至6小时，且静置温度为40℃至70℃。
8.根据权利要求1所述的导电凝胶薄膜制备方法，其特征在于，
所述导电材料包括所述碳纳米管，所述第一溶液中的所述碳纳米管的质量占比为5％；
所述第一溶液中的所述交联剂的质量占比为0.5％；
所述小分子单体包括所述N-异丙基丙烯酰胺、所述甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和所述海藻酸钠，所述第一溶液中的所述N-异丙基丙烯酰胺的质量占比为15％，所述甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的质量占比为5％，所述海藻酸钠的质量占比为1％；
所述引发剂包括所述偶氮二异丁氰，所述第二溶液的所述偶氮二异丁氰的质量占比为0.5％。
9.根据权利要求8所述的导电凝胶薄膜制备方法，其特征在于，
所述将引发剂加入到所述第一溶液中搅拌均匀的步骤中的搅拌条件为持续搅拌至少1小时；
和/或，
所述设定时间为3至6小时，且静置温度为40℃至70℃。
10.根据权利要求1所述的导电凝胶薄膜制备方法，其特征在于，
所述将所述第二溶液注入薄膜成型模具中静置设定时间，以通过所述第二溶液中发生的聚合反应得到导电凝胶薄膜，包括：
利用毛细作用，将所述第二溶液注入所述薄膜成型模具中，以将所述薄膜成型模具的空隙填满；
对所述薄膜成型模具中填充的所述第二溶液进行静置设定时间，以通过所述第二溶液中发生的聚合反应得到所述导电凝胶薄膜。
11.一种导电凝胶薄膜，其特征在于，采用如权利要求1-10中任一项所述的导电凝胶薄膜制备方法制成；
所述导电凝胶薄膜的材料结构呈交联网状结构。
12.一种MEMS器件，其特征在于，包括：
如权利要求11所述的导电凝胶薄膜。
13.根据权利要求12所述的MEMS器件，其特征在于，还包括：
第一底电极，所述导电凝胶薄膜在所述第一底电极上的正投影与所述第一底电极至少部分重叠；
第一绝缘层，设置于所述第一底电极与所述导电凝胶薄膜之间；
在所述导电凝胶薄膜未发生形变的情况下，所述第一绝缘层与所述导电凝胶薄膜之间形成有空腔。
14.根据权利要求13所述的MEMS器件，其特征在于，
所述导电凝胶薄膜在所述第一底电极上的正投影与所述第一底电极重叠的区域用于形成电容结构；
所述电容结构对应的所述导电凝胶薄膜用于在所述第一底电极和所述导电凝胶薄膜同步通电的情况下发生形变，所述导电凝胶薄膜的形变用于改变所述导电凝胶薄膜与所述第一底电极之间的距离。
15.根据权利要求14所述的MEMS器件，其特征在于，
所述导电凝胶薄膜的形变用于缩小所述导电凝胶薄膜与所述第一底电极之间的距离。
16.根据权利要求13-15中任一项所述的MEMS器件，其特征在于，还包括：
基底层，设置有凹槽，所述第一底电极和所述第一绝缘层设置于所述凹槽内；
所述导电凝胶薄膜至少部分覆盖于所述凹槽的开口，所述导电凝胶薄膜与所述凹槽的第一绝缘层之间形成有空腔。
17.根据权利要求16所述的MEMS器件，其特征在于，
所述基底层包括搭接部，所述凹槽嵌设于所述搭接部，所述导电凝胶薄膜的两端设置于所述搭接部靠近所述凹槽开口的边缘区域；
所述搭接部与所述导电凝胶薄膜之间设置有第二绝缘层，所述第一绝缘层与所述第二绝缘层通过相同的制程制备；和/或，
所述搭接部与所述导电凝胶薄膜之间设置有第二底电极，所述第一底电极与所述第二底电极通过相同的制程制备。
18.一种电子设备，其特征在于，包括：
如权利要求12-17中任一项所述的MEMS器件。
CN202310189417.6A 2023-02-23 2023-02-23 导电凝胶薄膜制备方法、薄膜、mems器件及电子设备 Pending CN116178762A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310189417.6A CN116178762A (zh) 2023-02-23 2023-02-23 导电凝胶薄膜制备方法、薄膜、mems器件及电子设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310189417.6A CN116178762A (zh) 2023-02-23 2023-02-23 导电凝胶薄膜制备方法、薄膜、mems器件及电子设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116178762A true CN116178762A (zh) 2023-05-30

Family

ID=86434372

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310189417.6A Pending CN116178762A (zh) 2023-02-23 2023-02-23 导电凝胶薄膜制备方法、薄膜、mems器件及电子设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116178762A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5578976A (en) * 1995-06-22 1996-11-26 Rockwell International Corporation Micro electromechanical RF switch
JP2008034268A (ja) * 2006-07-31 2008-02-14 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 高強度、高導電性薄膜によるアクチュエータ素子及びその製造方法
JP2009275276A (ja) * 2008-05-16 2009-11-26 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd 導電層を有する三次元構造物及び三次元金属構造物の製造方法
US20140029162A1 (en) * 2012-07-26 2014-01-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Conductive layered structure, electrode and supercapacitor comprising the conductive layered structure, and method for preparing the conductive layered structure
KR20160142192A (ko) * 2015-06-02 2016-12-12 서울대학교산학협력단 유기젤 전도제 및 그를 포함하는 전자 장치
CN114644729A (zh) * 2022-03-11 2022-06-21 轻昂化学(深圳)有限公司 导电凝胶的制备方法、导电凝胶和柔性凝胶传感器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5578976A (en) * 1995-06-22 1996-11-26 Rockwell International Corporation Micro electromechanical RF switch
JP2008034268A (ja) * 2006-07-31 2008-02-14 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 高強度、高導電性薄膜によるアクチュエータ素子及びその製造方法
JP2009275276A (ja) * 2008-05-16 2009-11-26 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd 導電層を有する三次元構造物及び三次元金属構造物の製造方法
US20140029162A1 (en) * 2012-07-26 2014-01-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Conductive layered structure, electrode and supercapacitor comprising the conductive layered structure, and method for preparing the conductive layered structure
KR20160142192A (ko) * 2015-06-02 2016-12-12 서울대학교산학협력단 유기젤 전도제 및 그를 포함하는 전자 장치
CN114644729A (zh) * 2022-03-11 2022-06-21 轻昂化学(深圳)有限公司 导电凝胶的制备方法、导电凝胶和柔性凝胶传感器

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YOUNGSANG KO 等: "High-Performance Resistive Pressure Sensor Based on Elastic Composite Hydrogel of Silver Nanowires and Poly(ethylene glycol)", 《MICROMACHINES》, vol. 9, no. 9, 30 August 2018 (2018-08-30), pages 438 *
吴子轩 等: "基于离子导电双网络水凝胶薄膜的超灵敏、可拉伸、透明湿度传感器", 《SCIENCE CHINA(MATERIALS)》, vol. 65, no. 09, 13 May 2022 (2022-05-13), pages 2540 - 2552 *
姚志光 等: "《高分子化学》", 31 January 2013, 北京理工大学出版社, pages: 70 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111019041B (zh) 高导电、可拉伸压缩、可修复的两性离子凝胶聚合物电解质及其制备、应用
Wang et al. Multifunctional liquid‐free ionic conductive elastomer fabricated by liquid metal induced polymerization
Cheng et al. Stick‐on large‐strain sensors for soft robots
Liu et al. Topoarchitected polymer networks expand the space of material properties
Yin et al. Monolithic dual‐material 3D printing of ionic skins with long‐term performance stability
JP5207973B2 (ja) 高分子アクチュエータ用誘電体及びそれを用いた高分子アクチュエータ
US8243358B2 (en) Constructing planar and three-dimensional microstructures with PDMS-based conducting composite
JP5360798B2 (ja) 樹脂粒子、導電性粒子、及びこれを用いた異方導電性接着剤
JPH03183974A (ja) 異方導電性シートの製造方法
CN104880746A (zh) 一种可变焦光学透镜系统及其制备
CN102171306A (zh) 各向异性导电粘结剂及使用该粘结剂的连接结构体的制备方法
Lan et al. Fast-response microlens array fabricated using polyvinyl chloride gel
US5975922A (en) Device containing directionally conductive composite medium
Kegel et al. Formation of anisotropic polymer colloids by disparate relaxation times
KR20160118263A (ko) 온도 센서용 수지 조성물, 온도 센서용 소자, 온도 센서 및 온도 센서용 소자의 제조 방법
Wu et al. Stretchable and self-healing ionic conductive elastomer for multifunctional 3D printable sensor
Li et al. Polyelectrolyte elastomer-based ionotronic sensors with multi-mode sensing capabilities via multi-material 3D printing
CN111073024B (zh) 一种多孔介电材料及其制备方法、电容式压力传感器
CN1100260C (zh) 测试导电材料结构的电学测试方法
CN116178762A (zh) 导电凝胶薄膜制备方法、薄膜、mems器件及电子设备
Zhu et al. DLP printing of tough organogels for customized wearable sensors
Yao et al. Granular ionogel particle inks for 3D printed tough and stretchable ionotronics
Huang et al. Tough hydrophobic hydrogels for monitoring human moderate motions in both air and underwater environments
Kunchornsup et al. Electromechanical properties study of 1-butyl-3-methylimidazolium chloride/cellulosic gel blended with polydiphenylamine
CN113759632B (zh) 一种可水洗可拉伸的电子纸显示设备及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination