[发明专利]一种液态金属弹性电子器件的3D打印装置及制备方法

权利要求书

1.一种液态金属弹性电子器件的3D打印装置，所述液态金属弹性电子器件位于弹性绝缘衬底上，其特征是：

所述3D打印装置包括三维运动台、安装在三维运动台上的打印喷头、用于放置弹性衬底的支撑平台、用于盛放液态金属的第一容器、用于盛放流体状电极材料的第二容器、用于盛放流体状弹性体材料的第三容器以及控制器；

打印喷头包括内腔和外腔，并且内腔与外腔同轴，外腔设置在内腔外围；

第一容器可连通所述内腔，即，第一容器中的液态金属可流通至所述内腔；

第二容器可连通所述内腔，即，第二容器中的电极材料可流通至所述内腔；

第三容器可连通所述外腔，即，第三容器中的弹性体材料可流通至所述内腔；

控制器用于控制三维运动台在空间的移动，第一容器、第二容器、第三容器与内腔的连通，以及第三容器与外腔的连通。

2.如权利要求1所述的3D打印装置，其特征是：所述液态金属弹性电子器件导线、电极、电容、点阵、线圈、应变片中的一种或者几种。

3.如权利要求1所述的3D打印装置，其特征是：所述流体状包括液体、熔体、溶液、浊液中的一种或者几种。

4.如权利要求1所述的3D打印装置，其特征是：当电极材料为块材、线材时，第二容器设置加热保温装置。

5.如权利要求1所述的3D打印装置，其特征是：所述第二容器集成在内腔中，内腔设置加热保温装置；电极材料线材缠绕在卷轴上，卷轴可连通内腔，控制器控制卷轴连通内腔。

6.如权利要求1所述的3D打印装置，其特征是：当弹性体材料在常温下为固态、加热熔融时，第三容器设置加热保温装置，所述支撑平台优选设置冷却装置；

当弹性体材料在常温下为流动态、加热固化时，所述支撑平台设置加热装置。

7.如权利要求1所述的3D打印装置，其特征是：所述第三容器包括两个以上，用于盛放不同硬度的弹性体材料，每个容器均可连通所述外腔。

8.如权利要求1所述的3D打印装置，其特征是：所述控制器还用于控制液态金属、电极材料、弹性体材料流通至内腔中的速率，和/或弹性体材料流通至外腔中的速率。

9.利用权利要求1至8中任一权利要求所述的3D打印装置制备液态金属弹性电子器件的方法，其特征是：

在控制器作用下，三维运动台带动打印喷头在弹性衬底待打印区域的上方移动；控制器控制第一容器与内腔连通与否、第二容器与内腔连通与否，第三容器与内腔连通与否，以及第三容器与外腔连通与否，在弹性衬底的待打印区域沿着待打印的液态金属弹性电子器件的形状轨迹进行3D打印，得到液态金属弹性电子器件。

10.如权利要求9所述的方法，其特征是：液态金属弹性电子器件结构如下：

液态金属弹性电子器件位于弹性绝缘衬底上；

液态金属弹性电子器件的导体部分为液态金属，第一弹性材料包裹在液态金属外围，形成第一管状结构，液态金属位于管内部，第一弹性材料作为管壁；

在第一管状结构的两端分别设置电极；

所述电极包括电极材料与第二弹性材料，第二弹性材料包覆在电极材料外围，形成与第一管状结构同轴的第二管状结构，电极材料位于管内部，第二弹性材料作为管壁，并且电极材料与液态金属形成电接触；

所述制备方法包括如下步骤：

在控制器的指令下，三维运动台带动打印喷头在弹性衬底待打印区域的上方空间移动；

(1)控制器控制第二容器与内腔连通、第三容器与外腔连通，三维运动台带动打印喷头沿着第二管状结构的图案轨迹移动，3D打印第二管状结构；

(2)控制器控制第一容器与内腔连通、第三容器与外腔连通，三维运动台带动打印喷头沿着第一管状结构的图案轨迹移动，3D打印第一管状结构；

(3)控制器控制第二容器与内腔连通、第三容器与外腔连通，三维运动台带动打印喷头沿着第二管状结构的图案轨迹移动，3D打印第二管状结构。