[发明专利]一种压敏导电膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种压敏导电膜的制备方法，特别涉及利用模板法制备具有规整排列的多孔结构的压敏弹性薄膜，并在多孔结构的压敏弹性薄膜的孔中填充导电颗粒，得到对压力具有敏感作用的压敏导电膜的制备方法。

背景技术

随着电子器件逐渐向触摸响应、智能型、超薄化方向发展，对导电膜的需求也越来越高。传统的导电膜材料主要有：金属膜、金属氧化物膜、高分子膜和复合膜等。目前研究的导电膜均是在基底上直接涂覆一层导电材料使其具有各向同性的平面导电效果，单一的导电效果已远远不能满足特殊电子器件只在一个方向实现各向异性导电的需求。因此，实现导电膜在三维方向上的各向异性导电具有潜在的优势和价值。

目前，对压力敏感的材料广泛应用于生产和生活中，特别是用于电子器件方面。例如平时用到的电子设备触摸屏、压力报警装置等器件，相比其它响应性的材料，对压力敏感的材料具有操作简单，控制精确等优点。因此，将压力敏感材料与导电材料相结合，在对其施加一定压力的情况下，只在一个方向产生良好的导电效果，当压力去除后又可恢复至正常状态。由此，这种将压力敏感材料与导电材料相结合的材料具有对压力敏感并能实现各向异性导电的良好效果，在实现电子器件的压力响应方面具有较大的优势。

将对压力具有敏感作用的高分子材料与导电纳米颗粒进行复合得到压敏导电膜。压敏导电膜在没有施加外界压力的情况下，压敏导电膜中的孔隙中的导电颗粒之间不能充分接触，因此不具有导电效果；通过对压敏导电膜施加压力，压敏导电膜被挤压后，孔隙中的导电颗粒之间充分接触，从而可以表现出具有各向异性的导电效果。此外，压敏导电膜的导电率随压力改变而改变，在压敏传感器、触摸屏、电子开关等方面具有巨大的潜在应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备工艺简单可控、成本低、适合大规模生产的压敏导电膜的制备方法。

本发明选择能够制备出对压力具有敏感作用的薄膜的高分子材料，通过构筑模板制备出具有多孔结构的压敏弹性薄膜，然后在多孔结构的压敏弹性薄膜的孔中填充导电颗粒，由此得到压敏导电膜。本发明制备的压敏导电膜兼有金属膜所具有的高导电性和高分子膜所具有的柔韧性好、透明度高的优点。本发明制备的压敏导电膜可实现在垂直方向上的各向异性导电，提高了导电效率。

本发明的压敏导电膜的制备方法为：将能够制备出对压力具有敏感作用的薄膜的高分子材料与溶剂混合得到高分子溶液，将得到的高分子溶液涂覆到表面具有规整排列的阵列结构的模板上，固化，分离，得到具有多孔结构的压敏弹性薄膜；然后将由导电颗粒与溶剂混合得到的含有导电颗粒的悬浮液填充于上述得到的具有多孔结构的压敏弹性薄膜的孔中，悬浮液中的溶剂挥发后即得到压敏导电膜。

所述的高分子溶液中的高分子材料的质量含量优选为5%～50%。

所述的高分子材料为聚二甲基硅氧烷（PDMS）预聚体与固化该聚二甲基硅氧烷预聚体的相应的固化剂、聚氨基甲酸脂（PU）预聚体与固化该聚氨基甲酸脂预聚体的相应的固化剂、聚乙烯醇(PVA)或聚乙二醇(PEG)。

所述的聚二甲基硅氧烷（PDMS）预聚体与固化该聚二甲基硅氧烷预聚体的固化剂的质量比可为5：1～10：1。

所述的聚氨基甲酸脂（PU）预聚体与固化该聚氨基甲酸脂预聚体的固化剂的质量比可为5：1～10：1。

所述的高分子溶液中的溶解聚二甲基硅氧烷（PDMS）预聚体及其固化剂的溶剂选自甲苯、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、四氢呋喃、丙酮、丁酮中的一种或几种；溶解聚氨基甲酸酯（PU）预聚体及其固化剂的溶剂选自甲苯、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、四氢呋喃、丙酮、丁酮中的一种或几种；溶解聚乙烯醇（PVA）的溶剂选自水、乙二醇、丙三醇、乙醇胺、甲酰胺中的一种或几种；溶解聚乙二醇（PEG）的溶剂选自水、甲醇、乙醇、丙酮、醋酸乙酯、苯、甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷中的一种或几种。

所述的悬浮液中的导电颗粒的质量含量为0.1%～50%。

所述的导电颗粒的粒径范围为2nm～1μm。

所述的导电颗粒选自铂、金、银、铜的颗粒中的一种或几种；或者选自以聚苯乙烯(PS)微球为核，核外包覆铂壳、金壳、银壳或铜壳的核壳结构的颗粒中的一种或几种。

所述的悬浮液中的溶剂选自水、乙醇、异丙醇中的一种或几种。

所述的阵列结构为圆柱阵列或多面体柱阵列。

所述的模板的材料为硅片、玻璃片或石英片。

所述的孔的孔径优选为1μm～20μm。