[发明专利]使用无颗粒导电油墨制造的电子纺织物

说明书

本发明描述了用于形成电子纺织物的方法，其中所述方法包括在纺织物底物上印刷无颗粒导电油墨，以及固化所述纺织物底物以在其表面产生导电图案。印刷过程包括喷墨印刷，并且可以产生油墨渗出量小于0.5mm(例如小于0.2mm)的印刷图案。印刷时，可以在印刷过程中或印刷过程前，将纺织物底物加热至约30℃至约90℃。可以通过加热和/或光照固化所述织物底物，以产生薄层电阻小于10Ω/□，甚至小于1Ω/□的导电图案。

相关申请的交叉引用

本发明要求以下在美国法典第35编第119(e)条下提交的在先申请的权益：于2018年2月13日提交的申请号为62/630,005的在先美国临时申请；于2018年5月22日提交的申请号为62/674,864的在先美国临时申请和于2018年10月15日提交的申请号为62/745,710的在先美国临时申请，上述在先申请的全部内容被并入本文中。

技术领域

本发明总体上涉及一种在上面印有导电图案的纺织物和电子纺织物上印刷无微粒导电油墨的方法。

背景技术

电子纺织物(“e-textiles”)被称为并作为一种可穿戴技术，其直接将电子元件嵌入纺织物中，例如嵌入一件衣服中。电子纺织物在生物医学、体育竞技、军事和能源采集领域中具有广泛的应用。但已知的电子纺织物并非没有缺点。例如，可穿戴装置中的元件通常通过线缆和各种连接器相连，这些连接器可能会被卡住，或者干扰织物或服装的正常使用。并且，电子纺织物的各种元器件通常不易清洗。

目前针织、编织和刺绣导电线已经被用来解决这些问题，但这种解决方案一般不具有可扩展性，且不易生产。此外，由于加入了导电线，这些纤维织物常常是粗糙和/或多孔的。导电金属涂层和丝网印刷技术也已用于在纺织物上嵌上导电图案，但在不同的纺织物底物上得到连续的导电通道具有一定困难。

印刷电子是世界上发展最快的技术之一，可以将复杂的电子功能集成到各种产品中。但是，油墨以及将这些油墨印刷至纺织物上的方法却发展滞后。合适的油墨是生产这些印刷电子产品的必要条件，其中，导电油墨被认为是用于各种电极(包括透明电极)的最重要的材料。通常，使用由导电纳米颗粒组成的电子油墨，利用一系列印刷系统(例如，凹版印刷、柔性版印刷、(圆)丝网印刷、胶版印刷、凹版胶印、微扩散、直接写入印刷、(纳米)压印系统)，印刷(或涂覆)底物。随后进行干燥或烧结，以形成具有预期形状的金属线。尽管这些油墨通解决了现有技术中在诸如玻璃等底物上设置导电通道的一些难题，但是这些油墨通常并不用于在固化油墨时所使用的高烧结温度下可能熔化或变形的纺织物。

此外，这些油墨通常存在长期存储稳定性差和/或发生颗粒聚集或沉淀，在使用某些印刷方法时会导致喷头堵塞等问题。已经采用高分子材料作为稳定剂来规避这种问题。但是，稳定剂的过量使用会增加油墨的粘度，或者导致例如增加表面张力、提高烧结温度和降低导电性等问题。

解决纳米颗粒油墨的这些问题的一种方法是使用有机金属盐或络合物作为金属前驱体。但是，含银羧酸盐通常不易溶解，且分解温度高，这限制了其适用性。为了解决上述问题，已经做出了各种尝试，例如，使用其中的电子供体(例如胺或膦化合物)与氟化羧酸配位的银前驱体。这种金属络合物油墨金属固体含量低和/或者存在储存稳定性差的问题，这限制了其在需要高度可靠性和导电金属迹线的产品中的应用。

因此，在本领域中需要改进的油墨以及将这个样的油墨印刷至纺织物上以生产电子纺织物的方法。

发明内容