[发明专利]一种弹性导电浆料的制备方法

说明书

本发明涉及到柔性电子技术领域，尤其涉及到一种弹性导电浆料的制备方法。该弹性导电浆料的制备方法制备出来的弹性导电浆料可应用与印刷加工。本发明弹性导电浆料的制备方法解决的问题就是：(1)解决高长径比导电填料跟弹性聚合物的均匀混合，使得弹性浆料中形成均匀的导电网络结构，实现高的拉伸电学稳定性；(2)通过添加表面活性剂，利用浆料干燥过程中溶剂挥发相分离过程，使得浆料体系中尽可能多的导电填料出现在表面，从而提高初始导电率。此外该弹性导电浆料的制备方法结构设计合理，制备高效快捷，适合推广使用。

技术领域

本发明涉及到柔性电子技术领域，尤其涉及到一种弹性导电浆料的制备方法。

背景技术

柔性电子是指在外力作用下发生弯曲、折叠甚至拉伸变形的过程中，仍然保持正常功能的一类电子器件。与传统的基于刚性电路板技术的电子产品相比，柔性电子能够直接应用于三维自由曲面工作环境，促进生物医疗、休闲娱乐等领域人-机信息融合与交互，满足便携性、舒适性等方面的使用需求，从而将大大扩展了当前电子产品的应用范围，因此收到学术界与工业界的广泛关注。

为了适应柔性电子的发展，必须开发出一种柔性可延展电路的制备方法。通过查阅已有报道，目前对于可延展电路的制备主要有以下两种方法：一种是构筑蛇形结构，使得原本脆性的材料具有可拉伸性。制备方法一般是经过蒸镀、光刻等传统微加工的方法，在柔性可拉伸衬底表面制备出具有连续马蹄形或者波浪形的金属薄膜，通过力学屈曲原理实现电路的可拉伸性。但是这种方法制备的导线，在拉伸过程中非常容易跟基底材料发生脱离，加上微加工工艺本身流程的复杂性将导致其生产成本非常昂贵，从而不利于柔性可延展电子未来的大面积工业化生产。另外一种是纳米导电材料跟弹性体的复合，有关这方面，已有报道一般包括两种方法，其中一种是预先将高长径比导电材料形成三维导电网络，然后再向网络空隙中填充弹性聚合物形成导电弹性体，这种方法制备的弹性导体具有高导电性和高延伸性，但是由于高长径比的金属纳米线很难实现图案化，因此导致弹性导体无法实现图案化，从而大大限制了其的应用范围，同时由于其制备过程需要两步法，也使得这种方法不具有工业化前景。还有一种方法是将导电材料直接同弹性聚合物混合得到导电浆料，这种复合材料的优点在于可以通过印刷的方法，一步法制备任意图形的可拉伸电路，具有大面积工业化制备的可能。

尽管有关导电纳米材料跟弹性聚合物直接混合，得到弹性导电浆料的研究已经有报道，但是目前制备的弹性浆料仍然存在一个非常重要的问题，初始导电率低，拉伸电学稳定性差，因此严重制约了弹性导电浆料的应用。对于初始导电率低的原因，主要是由于弹性导电浆料在满足导电性的前提下，还必须要保证一定的可伸缩性，因此导电填料的占比会比普通导电浆料的占比低很多，所以导致目前弹性导电浆料的初始导电率都比较低；对于拉伸电学稳定性差的原因，主要是目前弹性导电浆料的导电填料基本都是金属颗粒或者炭黑粉末等不具有长径比的导电材料，从而无法在浆料体系中构建有效的导电网络结构，因此导致在轻微拉伸过程中，电阻特性会发生急剧变化。之所以导电填料不选择高长径比的金属线，金属片等导电材料，主要是跟目前的制备方法有关，已有报道的制备方法都是通过外力作用，将干燥的导电填料跟弹性聚合物树脂进行分散混合，但是由于金属纳米线特殊的一维线性结构，干燥后极易形成类似纤维相互缠绕的聚集网络，因此后续简单的机械搅拌很难将相互缠绕状态下的银纳米线固体粉末跟高粘度的弹性聚合物混合均匀，来形成有效的导电网络结构。

为了解决上述技术问题，本发明设计了一种弹性导电浆料的制备方法，该弹性导电浆料的制备方法制备出来的弹性导电浆料可应用与印刷加工。本发明弹性导电浆料的制备方法解决的问题就是：(1)解决高长径比导电填料跟弹性聚合物的均匀混合，使得弹性浆料中形成均匀的导电网络结构，实现高的拉伸电学稳定性；(2)通过添加表面活性剂，利用浆料干燥过程中溶剂挥发相分离过程，使得浆料体系中尽可能多的导电填料出现在表面，从而提高初始导电率。此外该弹性导电浆料的制备方法结构设计合理，制备高效快捷，适合推广使用。

发明内容

为了克服背景技术中存在的缺陷，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种弹性导电浆料的制备方法，其步骤为：