[发明专利]一种弹性导体复合膜及其制备方法

说明书

本申请提供了一种弹性导体复合膜及其制备方法，弹性导体复合膜采用可电纺热塑性弹性体和液态金属作为原料，通过电纺技术得到复合膜的基膜层，在基膜层表面涂布液态金属，获得的复合膜拉伸性好，导电能力强，在抗拉伸的同时具备优良的电稳定性；基膜层电纺纤维为网状孔隙结构，使得复合膜还具备良好的透汽性和透气性；用于制备复合膜的热塑性弹性体和液态金属都属于成本较低的材料，使得该复合膜生产成本降低，经济适用性好；电纺和涂布等通用的制备手段有利于大批量工业生产，并且可根据实际应用需求对复合膜进行物理扩展，相比现有的导电材料本发明的弹性导体复合膜更适用于可拉伸电子电路、柔性电池、可拉伸光源器件、穿戴式设备等多个领域。

技术领域

本发明属于导体材料领域，具体涉及一种弹性导体复合膜及其制备方法。

背景技术

弹性导体对于可穿戴电子产品是不可或缺的组成部分，尤其是例如柔性机器人、生物信息驱动设备、用于健康监控的医用植入物等柔性电子设备。弹性导体的性能除了考虑其导电性和弹性，电稳定性也是极其重要的考虑因素，不少实际应用例如可拉伸电子电路、柔性电池、可拉伸光源器件等都需要导电材料具有高电稳定性来保证器件在变形过程中仍能保持良好的工作性能，然而对于高拉伸性的弹性导体来说同时兼备高电稳定性是相当具有挑战性的。另外，除了高电稳定性，把多孔薄膜的弹性导体应用于可穿戴电子产品中的弹性导体也是迫切需要的，还要求这类导电材料具备良好的透气和透汽性能。随着可穿戴产品的发展，未来的穿戴式电子产品还需要可拉伸的导电材料满足支持多功能、封装体积小、集成度高等条件，以支持更优的产品性能。

而目前并不具备一种较为成熟方便的制备上述包括拉伸性好、高导电性和高稳定性等优点的弹性导体的方法。

发明内容

基于此，本发明旨在提供一种弹性导体复合膜及其制备方法，以克服以上现有技术存在的缺陷，使其同时满足高拉伸性、高导电性和高电稳定性，还兼具良好的透汽性和透气性。

本发明一种弹性导体复合膜，包括：基膜层和涂布在基膜层表面的涂覆材料，其中基膜层为可电纺热塑性弹性体，涂覆材料为熔点低于室温的液态金属。

优选地，为了进一步增加复合膜的电导率，在基膜层与涂覆材料之间还形成有一纳米银导电层。

优选地，所述弹性导体复合膜为多层结构，由基膜层与涂覆材料依次交替垂直式堆叠而成。

优选地，所述弹性导体复合膜为多层结构，由基膜层、纳米银导电层、涂覆材料依次交替垂直式堆叠而成。

优选地，涂覆材料经过带有图案的模具在基膜层表面形成所述图案。

优选地，为了提升弹性导体复合膜的电接触性能，在该复合膜与生物体接触面上还覆盖有一层离子导电水凝胶，所述离子导电水凝胶形成的图案与所覆盖面上涂覆材料形成的图案一致。

优选地，所述可电纺热塑性弹性体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，该可电纺热塑性弹性体在所形成的电纺聚合物溶液中的质量百分比浓度为5wt％-20wt％。

优选地，所述液态金属为室温液态镓基合金。

优选地，所述室温液态镓基合金为共晶镓铟合金，其中镓铟两种元素的质量比为75:25。

另一方面，本发明还提供一种上述弹性导体复合膜的制备方法，包括：

步骤S1.溶解可电纺热塑性弹性体于中间剂以形成电纺聚合物溶液；

步骤S2.使用所述电纺聚合物溶液进行电纺，在钢板上收集电纺丝以形成弹性导体复合膜的基膜层；

步骤S3.在基膜层表面涂布涂覆材料，其中涂覆材料为熔点低于室温的液态金属。

优选地，在步骤S3之前还包括：