[发明专利]一种弹性电路或电极的制备方法以及制备装置

说明书

本发明提供了一种弹性电路或电极的制备方法与制备装置。采用导电的模板电路或电极，利用连接泵与连接管，将细化为纳米至微米级的液态金属向上抽出至盛放该模板电路或电极的容器中，将外部电源、该模板电路或电极以及液态金属构成导电回路，在电压电流的作用下液态金属“吸附”在该模板电路或电极的表面，从而“复制”该电路或电极的图案；然后在其表面浸没液态的弹性材料，固化后剥离该弹性体，“吸附”在模板电路或电极表面的液态金属随之剥离，得到嵌入在弹性体中的液态金属电路与电极。该方法简单易行，成本低，制备效率高，并且通过控制模板电路或电极的线宽可控制该弹性电路或电极的线控，线宽易控制。

技术领域

本发明涉及柔性电子技术领域，尤其涉及一种弹性电路或电极的制备方法以及制备装置，在柔性电子器件电路、柔性传感器等领域有广泛的应用前景。

背景技术

柔性电子可概括为将有机/无机材料电子器件制作在柔性/可延性塑料或薄金属基板上的新兴电子技术，在信息、能源、医疗、国防等领域具有广泛应用前景，如柔性电子显示器、有机发光二极管OLED、印刷RFID、薄膜太阳能电池板、电子用表面粘贴(SkinPatches)等。柔性电子产品以其独特的柔性/延展性近年来受到越来越多的关注，尤其是在消费性电子产品和生物医疗方面的应用。

至今，柔性电子产品的设计和制造主要包括两种方法：1、类似纳米粒子或纳米线的导电体和弹性材料复合；2.在结构设计上使用各种各样的波浪形结构,如银纳米线与通过预拉伸的PDMS结合制备出弹性电极。虽然这两种方法制备出来的电极具有良好的弹性，但由于导电材料是固态的，拉伸时导电材料不能发生形变，从而限制了拉伸性能。

液态金属材料是一种在室温下为液态的导电材料，其不同于固态导电材料，在拉伸器件中液态金属可以在外力作用下发生形变，而本身导电性不会发生变化，因此近来已成为研究热点，例如镓及其与铟、锡、锌等合金，其在室温下可以作为导电金属墨水等。由于液态金属具有金属导电性和非常优异的流动性，因此在柔性电子器件中有良好的应用价值，例如液态金属可用于微电极、压力传感器、拉伸传感器等。目前，有多种方法可以制造液态金属电路或电极，例如，喷墨打印法、微流管注射法、模板沉积法、3D打印、直接书写、膜版印刷等方法，这些方法都有他们独特的优点，然而，这些方法制备的弹性电路或电极的线宽不易控制、过程复杂、实验设备要求高，并且不能实现快速制备，因此简单快速制备出线宽可控的可拉伸弹性电路或电极是本领域的技术攻关课题之一这。

发明内容

针对上述技术现状，本发明旨在提供一种弹性电路或电极的制备方法，该方法简单易行，能够快速制备出线宽可控、可拉伸的弹性电路或电极。

为了实现上述技术目的，本发明人采用液态金属与弹性材料，将纳米或微米级的液态金属“吸附”在待制备电路或电极的图案模板表面，即复制具有该图案的电路或电极，然后在其表面固化弹性材料，最后通过剥离而转移该电路或电极，得到可拉伸的弹性电极或电路。

即，本发明的技术方案为：一种弹性电路或电极的制备方法，采用液态金属与弹性体，包括如下步骤：

(1)准备模板电路或电极

所述模板电路或电极是可导电的；所述模板电路或电极与衬底固定连接在一起，组成电路板或电极板；

(2)所述的液态金属粒径细化为纳米至微米级；

(3)复制模板电路或电极的图案

将所述电路板或电极板置于第一容器中，外部电源一端连接该电路板或电极板，另一端置于该第一容器中；使用连接管与连接泵，连接管一端插入经步骤(2)处理后的液态金属中，在连接泵的作用下将液态金属向上抽出后自连接管另一端注入所述第一容器中；开启电源，以液态金属微球作为电解质，外部电源、电路板或电极板以及液态金属构成导电回路，在电流作用下，纳米或微米级液态金属“吸附”在所述模板电路或电极表面；