[发明专利]电流体动力学喷印任意三维柔性电子电路图案的方法

说明书

本发明公开了电流体动力学喷印任意三维柔性电子电路图案的方法，涉及柔性电子电路图案制造技术领域，其步骤包括：A、将柔性基板平铺并固定在电流体动力学喷印设备的喷印平台上；B、用电流体动力学喷印设备的喷射系统向柔性基板上表面喷印无机/有机导电材料制成的喷印溶液；C、将柔性基板已喷印柔性电子电路图案的一面朝下，相反一面朝上，平铺并固定在电流体动力学喷印设备的喷印平台上，喷印均匀混合纳米级颗粒石墨烯粉末的熔融聚乳酸溶液；D、对柔性基板进行热处理，完成后取出自然冷却至室温；E、在喷印三维变形图案的喷印路径始末位置两端制作电极，将电源的正负极连接到所制作的电极上。本发明具有实现不同曲率变形的优点。

技术领域

本发明涉及柔性电子电路图案制造技术领域，具体涉及电流体动力学喷印任意三维柔性电子电路图案的方法。

背景技术

柔性电子是将有机/无机材料电子器件制作在柔性/可延性基板上的新兴电子技术，包括柔性传感器、柔性电子显示器、柔性发光二极管、柔性太阳能电池、柔性射频器件等柔性电子器件，在信息、医疗、国防等领域具有广阔的应用前景。目前，柔性电子器件大多为二维平面结构类型的器件，变形性较差，难以与三维物体的立体构造表面形状相贴合。为了实现柔性电子器件由平面结构向三维结构的转化，先将特定的平面曲线结构选择性地粘贴在一个拉伸状态的弹性基板上，然后松开基板，基底开始收缩，于是平面曲线就“站立起来”，形成波浪形、折纸形、三维螺旋形等三维结构的柔性电子。这种三维结构的柔性电子制造方法虽然比较简单，但是制造出来的柔性电子三维结构形状比较简单，并且柔性电子所产生的三维结构变形受到柔性/可延性基板形变的限制，无法根据三维物体不同曲率表面形状的需求产生其相应的变形，从而导致所产生变形的三维柔性电子器件不能与三维物体表面进行无缝贴合，在使用过程中柔性电子器件极易从三维物体表面脱落。

发明内容

为了克服背景技术的不足，本发明提供一种实现不同曲率形状的电流体动力学喷印任意三维柔性电子电路图案的方法。

本发明所采用的技术方案：电流体动力学喷印任意三维柔性电子电路图案的方法，其步骤包括：

A、将柔性基板平铺并固定在电流体动力学喷印设备的喷印平台上；

B、用电流体动力学喷印设备的喷射系统向柔性基板的上表面喷印无机/有机导电材料制成的喷印溶液，完成喷印和固化所有的电路图案；

C、将柔性基板已喷印柔性电子电路图案的一面朝下，相反的一面朝上，平铺并固定在电流体动力学喷印设备的喷印平台上，喷印均匀混合纳米级颗粒石墨烯粉末的熔融聚乳酸溶液，完成三维变形图案的喷印；

D、对柔性基板进行热处理，完成后取出进行自然冷却至室温；

E、在喷印三维变形图案的喷印路径始末位置两端制作电极，将电源的正负极连接到所制作的电极上，通过调节电源电流或电压的大小，来改变温度高低，实现三维柔性电子电路图案的三维曲率在三维状态和平面状态之间的变化。

所述步骤A中柔性基板的材料为经过亲水处理的聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、纺织材料、纸片等柔性材料中的一种。

所述步骤B包括：

B1、将无机/有机导电材料制成的喷印溶液装入喷射系统中；

B2、将预喷印的柔性电子电路图案导入到电流体动力学喷印设备的控制系统中或在电流体动力学喷印设备的控制系统中绘制预喷印的柔性电子电路图案；

B3、根据预喷的印柔性电子电路图案，规划预喷印柔性电子电路图案的喷印路径，并将喷印路径生成预喷印柔性电子电路图案路径的数据文件；

B4、根据预喷印柔性电子电路图案的宽度，设定电流体动力学喷印的工作电压、喷射高度、溶液流量和喷印平台移动速度等工艺参数；