[发明专利]基于声表面波的柔性微米线电极的制造方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于声表面波的柔性微米线电极的制造方法及装置。铌酸锂晶片上制造一对叉指电极，无盖的PDMS腔体覆盖在铌酸锂晶片的正中央，两个叉指电极分别位于PDMS腔体的两侧并呈对称分布，PDMS腔体内充满由光敏材料和纳米银线组成的液态预聚物，UV固化灯置于铌酸锂晶片下方；启动信号发生器，压电晶片受到高频交变电场的作用而激发声表面波，通过调节信号发生器的输出频率使PDMS腔体覆盖区域形成稳定的驻波场；纳米银线线性排布，待排布稳定后，采用UV固化灯对PDMS腔体进行照射，使液态预聚物固化成型。本发明能实现快速制造柔性的微米线电极，具有操作简便、可控性强和生产效率高等特点。

技术领域

本发明涉及一种柔性线电极的制造技术，尤其是涉及了一种基于声表面波的柔性微米线电极的制造方法及装置。

背景技术

随着电子产品的高速更新换代与广泛应用，传统的刚性、不透明的电子元器件在力学、电学性能和制造过程等方面已经无法满足当今医疗、工业和军用等领域对某些产品的特殊需求。针对柔性可穿戴、可植入设备、触屏和太阳能电池等电子系统，制造其中承担能量传导和信息传输作用的柔性电极是当下研究的热点和难题。柔性电路(FC)是一种将金属附着在柔性基板上而兼具导电性和柔性的特殊电路，FC的主要结构包含聚酰亚胺基板、导电铜箔，粘合剂和表面绝缘保护膜，具有重量轻，厚度薄和柔韧性好等特点。由于FC的制作工艺较为繁琐，生产周期很长，同时存在镀膜和刻蚀等流程，因此材料利用率很低。

铟锡氧化物(ITO)膜是一种N型半导体材料，具有电导率较高、化学稳定性好和透明度高等特点，常被用于沉积在柔性材料上制作柔性导电薄膜。但基于ITO材料制备的导电薄膜柔性较低，弯曲条件下很容易发生断裂，并且ITP材料价格昂贵，加之制造过程中材料的利用率很低，因此ITO材料的发展与应用受到了很大的制约。由于具有电阻小和价格低廉等特点，纳米银线在一定程度上可以取代ITO作为制造柔性电极的功能材料，通过改变纳米银线在有机物基底的涂布或混合密度，可以改变由其制造导电材料的电阻率和透光性能。但是，无论采用何种材料制备微米级别的线电极，都要经过进一步的加工，比如电化学腐蚀，或机械切割，因此生产效率很低。

声表面波是一种沿物体表面传播的弹性波，其能量集中在表面上若干个波长范围内。由于声表面波的传播速度比电磁波低5个数量级，因此，更容易被取样和处理。基于上述优点，利用声表面波可以实现电子学多种功能的模拟，因而极大促进了电子元器件的小型化和多功能化。除此之外，由于声表面波能量较为集中且可控性强，因此国外有大批学者采用声表面波进行微粒子操纵，利用其声辐射力可以实现对微米级和亚微米级粒子进行线性、阵列排布及移动。因此可以采用声表面波对纳米银线颗粒进行线性排布，再通过紫外光固化作用使有机物基底连同纳米银线一起固化，从而实现线电极的快速制造。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于声表面波的柔性微米线电极的制造方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一、一种基于声表面波的柔性微米线电极的制造方法：

1)构建由压电晶片和叉指电极组成的一对声表面波换能器，并在声表面波换能器之间放置PDMS腔体，使PDMS腔体覆盖在压电晶片正中央；

2)将光敏材料与纳米银线配置成液态预聚物，并通过微量注射泵的控制将其注入PDMS腔体；

3)将声表面波换能器与信号发生器的两个输出通道相连，启动信号发生器，压电晶片在高频交变电场的作用下，其表面会产生高频振动并形成沿叉指电极垂直方向上传播的声表面波，通过调节信号发生器的输出频率，使PDMS腔体覆盖区域产生稳定的驻波场；

4)液态预聚物中的纳米银线在驻波场中受到声辐射力的作用向附近的节线位置移动，使得纳米银线在液态预聚物中的线性排布；