[发明专利]一种柔性电极及其制备方法

说明书

本发明提供了一种柔性电极，包括柔性基底层以及依次层叠设置在所述柔性基底层表面的聚多巴胺粘附层和金属电极层，其中，所述聚多巴胺粘附层具有三维多孔网格结构，所述金属电极层由金属纳米线交叉而成，所述聚多巴胺粘附层与羟基化的所述柔性基底层通过共价键连接，在所述聚多巴胺粘附层与所述金属电极层的界面处，所述聚多巴胺粘附层螯合有金属原子。金属电极层与柔性基底层的粘附力大，交叉的金属纳米线和多巴胺粘附层的多孔网格结构在很大程度上降低了所述柔性电极的电阻抗，还提高了其拉伸功能。本发明还提供了一种柔性电极的制备方法，该制备方法简单易操作。

技术领域

本发明涉及柔性电极制备技术领域，具体涉及一种柔性电极及其制备方法。

背景技术

目前基于传统MEMS(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)技术加工制造的柔性电极，主要包括柔性基底层及位于其上的金属电极层，但目前所制造的柔性电极主要存在于两个主要缺陷：1、由于表面金属电极层与柔性基底层之间的杨氏模量不匹配，导致金属电极层容易自动在柔性基底层表面出现翘曲、甚至脱落；2、由于电极在植入或经皮使用过程中大都会在其表界面形成阻抗电路，但是当前制造的柔性电极的阻抗很大，这就导致电极工作所需要的电压或电流很大，给人体带来安全问题。

因此，有必要提供一种低阻抗的柔性电极，且使其中金属电极层与柔性基底层之间的粘附力较大。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种柔性电极及其制备方法，以解决金属电极层与柔性基底层因杨氏模量不匹配所造成的粘附力较低问题，同时降低柔性电极表面阻抗过高的问题。

具体地，本发明第一方面提供了一种柔性电极，包括柔性基底层以及依次层叠设置在所述柔性基底层表面的聚多巴胺粘附层和金属电极层，其中，所述聚多巴胺粘附层具有三维多孔网格结构，所述金属电极层由金属纳米线交叉而成，所述聚多巴胺粘附层与羟基化的所述柔性基底层通过共价键连接，在所述聚多巴胺粘附层与所述金属电极层的界面处，所述聚多巴胺粘附层螯合有金属原子。

本发明中，通过粘附性的聚多巴胺层作为中间层，一来可以通过其繁多的分子键与柔性基底层、金属电极层形成较多的化学键，这种化学键的作用力可以极大地增强金属电极层与柔性基底层之间的粘附力，在一定程度上解决了金属电极层的高杨氏模量和柔性基底层的低杨氏模量所造成的粘附力低的问题；二来聚多巴胺粘附层还可以作为金属电极层的诱导层，可以在其上原位生长金属纳米线；交叉的金属纳米线构成的金属层增加了所述柔性电极的导电层面积，减小了电极界面阻抗值，而聚多巴胺粘附层的多孔网格结构也有利于形成电子屏障，减少电子在电极内部的损失，进而进一步降低了所述柔性电极的电极界面阻抗值，在两者的共同作用下还提高了所述柔性电极的拉伸功能，满足柔性电极在多种场合的应用。

其中，所述聚多巴胺粘附层与所述柔性基底层之间还通过范德华力和π-π键相互作用。

其中，所述聚多巴胺粘附层的多孔孔径为10-100nm。

本发明中，所述金属层由金属纳米线交叉而成，所述金属层也具有多孔结构。

可选地，所述柔性基底层的厚度为2-6μm。

可选地，所述聚多巴胺粘附层的厚度为30-800nm。

可选地，所述金属电极层的厚度为0.5-10μm。例如为1-10μm。

可选地，所述聚多巴胺粘附层与所述金属电极层的总厚度为1-11μm。

其中，所述柔性基底层的材质为柔性绝缘材料，可以选自聚酰亚胺(Polyimide，PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚氨酯(PUA)中的一种。优选地，所述柔性基底层为聚酰亚胺，具有较好的耐弯折和绝缘性能。