[发明专利]一种基于液态金属的柔性导线及其制造方法

说明书

本发明提供了一种基于液态金属的柔性导线及其制造方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，采用偶联剂和可拉伸聚合物制备柔性基底；S2，在柔性基底上制备液态金属导电图案；S3，在液态金属导电图案上制备封装层。该导线具有可拉伸性和导电性，制作简单。

技术领域

本发明涉及一种基于液态金属的柔性导线及其制造方法，属于柔性导线的制备技术领域。

背景技术

柔性电子因可拉伸性在软体机器人、OLED和人体表面电子等领域具有巨大的应用潜能，而柔性可拉伸导线/电极对于柔性电子的发展起到决定性的作用。目前，可拉伸导线的制备方法主要有：1、将刚性金属材料制备成微纳米薄片或者蛇形结构，但是此方法需要复杂的制备流程(光刻，转印等)，同时可拉伸范围有限(～60％)；2、将纳米材料(碳纳米管、银纳米线等)混合到可拉伸聚合物中，但这种方法制备的柔性可拉伸导线因为高绝缘聚合物的存在，导电率较低，同时因为使用的纳米材料本质还是刚性的，疲劳强度不高，重复拉伸下导电性受到影响。

液态金属因为同时具备流动性和导电性，是制备柔性可拉伸导线的最佳选择。为了实现液态金属的柔性导线制备，当前国内外科研人员采用了不同的技术方案。例如，中国发明专利CN113096892A“一种液态金属导线的制备方法及液态金属导线”中将液态金属注射到柔性硅胶绝缘层的流道中，制备得到的液态金属导线可以做到多次折弯而不会产生疲劳断裂；但是，其采用的微流道和液态金属注射技术操作十分复杂、制备效率低。论文“All-Printed Flexible and Stretchable Electronics with Pressing or FreezingActivatable Liquid Metal-Silicone Inks”[Advanced Functional Materials,2019,30,1906683]中采用液态金属-硅胶墨水，利用多材料3D打印工艺实现液态金属基柔性电子设备的全打印；但是这种工艺制备的器件需要在机械激活(按压或者冷冻)后导电，操作复杂；同时因为加了绝缘的硅胶，导电性也受到很大的影响。

综上所述，目前，急需开发一种利用液态金属制备柔性导线，能保证导线的可拉伸性和导电性，同时制备简单的方法。

发明内容

本发明提供了一种基于液态金属的柔性导线及其制造方法，可以有效解决上述问题。

本发明是这样实现的：

一种基于液态金属的柔性导线的制造方法，包括以下步骤：

S1，采用偶联剂和可拉伸聚合物溶液制备柔性基底；

S2，在柔性基底上制备液态金属导电图案；

S3，在液态金属导电图案上制备封装层。

作为进一步改进的，所述偶联剂选自氧化石墨烯或PVA。

作为进一步改进的，所述可拉伸聚合物选自TPU、PDMS或Ecoflex中的一种或几种。

作为进一步改进的，所述采用偶联剂和可拉伸聚合物溶液制备柔性基底为将所述偶联剂混合在可拉伸聚合物溶液中再制备柔性基底，或制备完柔性基底后再将偶联剂喷印在柔性基底的表面。

作为进一步改进的，所述偶联剂与可拉伸聚合物溶液的质量比为0.1％-5％

作为进一步改进的，所述在柔性基底上制备液态金属导电图案为通过丝网印刷或直写喷印将液态金属合金沉积在柔性基底的表面。

作为进一步改进的，所述在柔性基底上制备液态金属导电图案为通过丝网印刷或直写喷印将液态金属合金和导电纳米粒子沉积在柔性基底的表面。

作为进一步改进的，所述在液态金属导电图案上制备封装层为通过静电喷印或匀胶工艺制备。