[发明专利]基于3D打印和液桥转印制造大面积透明电极的方法

权利要求书

1.一种基于3D打印和液桥转印制造大面积透明电极的方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)以聚甲基丙烯酸甲酯为打印材料，采用电场驱动熔融喷射沉积3D打印制造母模；

(2)通过真空辅助向母模浇铸液态有机聚合物材料翻制工作模具；

(3)填充纳米导电墨水到工作模具的沟槽内；

(4)将填充于工作模具沟槽内的导电墨水经加热固化，并利用液桥转印技术转印到基材上；

所述步骤(2)翻制工作模具的方法包括：

(2-1)采用旋涂或者浇铸工艺，将抽真空处理后的有机聚合物材料涂铺到母模上；

(2-2)对有机聚合物材料进行加热固化；

(2-3)附加背衬支撑层，以树脂作为支撑层，首先在树脂上涂覆一层透明的偶联剂材料或者进行表面粘附性处理，将其贴合到有机聚合物材料之上；

(2-4)将多层复合结构整体进行加热，使有机聚合物材料完全固化，保证背衬支撑层和有机聚合物材料层牢固结合；

(2-5)采用揭开式脱模方法，将树脂和有机聚合物材料层与母模完全分离，完成工作模具的制造；

所述步骤(3)中，采用刮涂或者提拉工艺，使导电墨水通过工作模具表面的微结构，在非连续除湿的作用和毛细作用下，填充在微结构沟槽内部的导电墨水会保留下来，而处于凹槽顶部的导电墨水会被移除，从而实现导电墨水的填充。

2.如权利要求1所述的一种基于3D打印和液桥转印制造大面积透明电极的方法，其特征是：所述步骤(1)中，清洗和干燥基板，并采用等离子处理机对基板表面进行等离子轰击处理；根据设计的透明导电电极的结构，采用电场驱动熔融喷射沉积3D打印技术，以打印材料在基板上打印出所述透明导电电极所需要的微纳米特征结构或者图案。

3.如权利要求1所述的一种基于3D打印和液桥转印制造大面积透明电极的方法，其特征是：所述有机聚合物材料为液态聚二甲基硅氧烷，且涂覆厚度为500nm-5mm。

4.如权利要求1所述的一种基于3D打印和液桥转印制造大面积透明电极的方法，其特征是：所述步骤(2-2)中，在30℃-45℃下加热固化8-12小时；

或，所述步骤(2-3)中以聚对苯二甲酸乙二醇酯作为支撑层，且厚度为0.1-1mm；

或，所述步骤(2-4)中，在40℃-60℃下加热固化10-18小时。

5.如权利要求1所述的一种基于3D打印和液桥转印制造大面积透明电极的方法，其特征是：所述步骤(3)的导电墨水，包括纳米银导电墨水、纳米铜导电墨水、银纳米线、石墨烯导电墨水或/和碳纳米管导电墨水，油墨表面自由能介于30mJ/m²-70mJ/m²之间。

6.如权利要求1所述的一种基于3D打印和液桥转印制造大面积透明电极的方法，其特征是：所述步骤(4)的固化温度：100℃-150℃；固化时间：10-20分钟。

7.如权利要求1所述的一种基于3D打印和液桥转印制造大面积透明电极的方法，其特征是：所述步骤(4)的具体步骤，在工作模具和目标基材之间构建一层液体粘合层，随着液体挥发，毛细力逐渐增加，拉动两个表面接触，使它们之间形成良好的共形接触；

进一步的，液体粘合层的液桥介质为极性液体。

8.如权利要求1所述的一种基于3D打印和液桥转印制造大面积透明电极的方法，其特征是：所述方法还包括步骤(5)，进一步固化导电结构，具体的：使分散的银颗粒以一定方式形成银单质而形成导电通路；

对于耐热衬底，采用热烧结的方法得到导电性能优异的电极；对于柔性电子产品使用的塑料基底，采用低温烧结、电烧结或化学烧结方式进行。