[发明专利]一种基于花状纳米金结构的柔性电极及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于花状纳米金结构的柔性电极及其制备方法，属于电子材料技术领域。主要技术方案如下：将ITO玻璃层层自组装，在组装好的ITO玻璃上采用计时电流方法进行电化学沉积金，经过电化学沉积后，一层金黄色的花状纳米金将沉积在ITO玻璃上，称其为ITO‑Au。所用电解液为KAuCl₄和H₂SO₄混合溶液，参比电极为Ag/AgCl电极，对电极为铂丝，工作电极为组装好的ITO玻璃；ITO玻璃在组装之前需要进行清洗。清洗过程是将ITO玻璃分别用去离子水、丙酮和乙醇超声清洗。本发明制备的柔性电极具有较低的方阻，并且在弯曲多次和拉伸多次后仍能保持良好的导电性。

技术领域

本发明涉及电子材料技术领域，具体涉及一种基于花状纳米金结构的柔性电极及其制备方法。

背景技术

随着电子信息技术的发展，电子设备与电子器件正在朝着集成化、轻便化、微型化和柔性化等方向发展。为了满足电子技术的发展需求，制备出具有柔性和可拉伸功能的新型电极是非常有必要的。传统上常以锡铅铜等金属焊料为导体实现电子元器件的导电互连，但随着电子器件轻便化与柔性化等需求以及无铅化的环保要求，金属焊料由于加工温度高、硬度大、铅污染等缺点难以满足现代柔性电子设备的制作工艺要求。因此，柔性电极的研发与应用已成为当前的研究热点。现今，大多数柔性电极存在的主要问题是机械性能(耐弯折性、抗拉伸性)和导电性能不佳。制备柔性导电材料的关键在于将导电组分与柔性的聚合物基体有效的结合，使最终得到的材料在多次弯折或多次拉伸的情况下，电学性能不会出现疲劳或显著下降。

近年来，碳纳米管、石墨烯、导电高分子材料以及金属纳米材料相继被用作柔性导电材料的制备，并应用于多种柔性的电子设备中。其中，纳米金作为一种新型的纳米材料，优异的柔韧性和具备高的电导率，使其在柔性导电材料的制备中具有很广阔的应用前景。然而基于纳米金的柔性导电材料亦存在耐弯折性和抗拉伸性差等问题，限制了它们的广泛应用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种兼具优异导电性、抗拉伸性和耐弯折性的基于花状纳米金结构的柔性电极及其制备方法。该方法通过电化学沉积的方法在经过修饰的氧化铟锡(ITO)玻璃上沉积出一层具有花状形貌结构的纳米金，并将这层纳米金导电层固化在PDMS柔性基底上，制备出具有花状结构纳米金的新型柔性电极。此种柔性电极具有较低的方阻，并且在弯曲多次和拉伸多次后仍能保持良好的导电性。

为实现上述目的，本发明柔性电极是在PDMS柔性基底上嵌附一层花状结构的纳米金导电层。

该柔性电极制备方法如下：

(1)将ITO玻璃层层自组装，在组装好的ITO玻璃上采用计时电流方法进行电化学沉积金，经过电化学沉积后，一层金色花状纳米金将沉积在ITO玻璃上，称其为ITO-Au。所用电解液为KAuCl₄和H₂SO₄混合溶液，参比电极为Ag/AgCl电极，对电极为铂丝，工作电极为组装好的ITO玻璃；

ITO玻璃在组装之前需要进行清洗。清洗过程是将ITO玻璃分别用去离子水、丙酮和乙醇超声清洗20～40分钟。清洗后放入臭氧清洗机里进行表面羟基化。然后再将ITO玻璃在PDDA(聚二烯丙基二甲基氯化铵)和PSS(聚苯乙烯磺酸钠)溶液中进行层层自组装。

(2)将ITO-Au浸入到带固化剂的PDMS(聚二甲基硅氧烷)溶液中，加热固化，将固化好的PDMS柔性基底从ITO-Au上揭下，金黄色花状纳米金附着在PDMS柔性基底上，即为基于花状纳米金结构的柔性电极PDMS-Au。

优选的，所述步骤(1)中自组装层数为6～10层。