[发明专利]一种柔性电极和/或电路的制备方法

说明书

本发明提供了一种柔性电极和/或电路的制备方法。该方法使用还原性聚合物与金属离子溶液，首先在柔性基片或者光滑的玻璃上利用图形化方法将还原性聚合物图形化为柔性电子电路或电极的图案，干燥剥离后浸渍在金属离子溶液，通过无电电镀的方法，使金属离子被还原性聚合物还原，在柔性电子电路或电极图案表面形成均匀的导电薄膜，从而制得了柔性电子电路或电极。与现有技术相比，本发明方法简单易行，解决了由于烧结引发的基底破坏和金属薄膜开裂的问题，有利于实现柔性印刷电路的“卷对卷”生产，在柔性印刷电子领域具有较大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及柔性电子技术领域，尤其是一种柔性电极和/或电路的制备方法。

背景技术

柔性电子具有可弯曲、卷绕、折叠的特殊性能，结合高效、低成本、大面积的制造技术，在信息、能源、医疗、国防等领域具有广阔的应用前景。目前柔性电子的加工技术主要包括微纳加工和印刷技术。微纳加工因需要经过掩膜制备、光刻、曝光、显影、刻蚀等多道工序，制备工艺复杂；而印刷技术(包括丝网印刷、挤压式涂布、喷墨打印等方式)可以将导电墨水直接印刷成所需的图案，大大减少了加工步骤，且节省了材料，降低了成本。

常用的导电墨水的导电材料主要包括导电高分子、金属纳米颗粒、碳纳米管和石墨烯等，其中导电高分子和金属纳米颗粒是当前研究的热点。这主要是因为导电高分子具有易分散、易与柔性基底兼容等优势，而金属纳米颗粒具有良好的导电性。但二者也各有缺点：导电高分子材料的导电性较弱；而金属纳米颗粒易团聚，需要加入有机分散剂，但有机分散剂需要通过烧结去除，以提高材料的导电性，而烧结所伴随的高温则会破坏柔性衬底；同时，由于金属薄膜和柔性基底之间的热膨胀系数不匹配，也会导致金属薄膜发生开裂。

发明内容

本发明提供一种柔性电极和电路的制备方法，该方法利用还原性聚合物，金属离子溶液，包括如下步骤：

步骤1：制备还原性聚合物墨水

所述的还原性聚合物墨水包括还原性聚合物与溶剂，其中还原性聚合物具有还原作用，能够将氧化还原电位比其高的金属阳离子还原成金属单质。

所述的还原性聚合物包括但不限于丙烯酰胺水凝胶、聚苯胺、聚吡咯等中的一种或几种。

所述的溶剂包括但不限于氯仿、四氢呋喃、二甲亚砜、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺等中的一种或几种。

作为优选，所述的还原性聚合物墨水中，还原性聚合物质量占溶剂质量的百分比为1％-40％。

作为优选，所述的还原性聚合物墨水中，还包括表面活性剂，用于调节表面张力和溶解度。所述的表面活性剂包括但不限于十二烷基磺酸钠、多聚磷酸钠、吐温80、磷酸三丁酯、羧甲基纤维素钠等中的一种或者几种。作为进一步优选，所述的还原性聚合物墨水中，表面活性剂质量百分比含量为0.1-16％。

所述还原性聚合物墨水的制备方法不限，可以通过直接合成液相还原聚合物法制备，也可以通过溶剂溶解还原性聚合物粉末法制备。

步骤2：按照所需柔性电极和/或电路的图案，将还原性聚合物墨水图形化在柔性基片或者光滑的玻璃基片上，得到柔性过渡电极和/或电路，干燥后从柔性基片或者光滑的玻璃基片分离，得到还原性聚合物柔性过渡电极和/或电路。

图形化的方法不限，包括凹版印刷、凹版补偿印刷、挤压式涂布印刷、丝网印刷、弹性印刷、喷墨打印、流延法等中的一种或者几种。

作为一种干燥实现方式，将柔性过渡电极和/或电路在温度范围为20-150℃，湿度范围在5％RH-95RH％的条件下静置2-48h。

所述的柔性基片材料不限，包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺薄膜(PI)、聚偏二氟乙烯膜(PVDF)、聚四氟乙烯分散树脂(PTME)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氨基甲酸酯(PU)等中的一种或者几种。