柔性透明电极及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种柔性透明电极及其制备方法和电子皮肤。本发明专利技术柔性透明电极包括柔性基底，在所述柔性衬底表面结合有金属导电物层，所述金属导电物层呈植物叶脉状图案，且金属导电物为银纳米线。本发明专利技术柔性透明电极具有优异的导电性能和透光性能的同时，还具有优异的柔性，机械稳定性。其制备方法保证了制备的柔性透明电极性能稳定，制备过程中的环保安全，而且制备工艺简单，速度快，只需在常温下进行即可，利用自然界里丰富的树叶叶脉模板，成本低廉，适合绿色低成本量产。含有本发明专利技术柔性透明电极的本发明专利技术电子皮肤感应灵敏，而且由于电极的透明度高，其生物仿生效果优异。

Flexible transparent electrode, preparation method and application thereof

The invention discloses a flexible transparent electrode and a preparation method thereof and an electronic skin. The flexible transparent electrode of the invention comprises a flexible base, wherein the surface of the flexible substrate is connected with a metal conductive layer, the metal conductive layer is a vein like pattern of the plant, and the metal conductor is a silver nanowire. The flexible transparent electrode of the invention has excellent electric conductivity and light transmission performance, and has excellent flexibility and mechanical stability. The preparation method ensures that the flexible transparent electrode preparation performance is stable, the preparation process of environmental protection and safety, and the preparation process is simple, fast, only can be carried out at room temperature, the use of rich leaf veins in nature template, low cost, low production cost is suitable for green. The inventive flexible transparent electrode is sensitive to the electronic skin and has excellent bionic effect due to the high transparency of the electrode.

【技术实现步骤摘要】
柔性透明电极及其制备方法与应用
本专利技术属于电子材料
，具体的是涉及一种柔性透明电极及其制备方法与应用。
技术介绍
金属氧化物，尤其是ITO(IndiumTinOxide铟锡氧化物)是目前应用最为广泛的透明电极材料，常常应用于平板显示，太阳能电池，有机发光二极管等一系列相关技术中作为一种N型氧化物半导体。ITO用作电极时的透光率和导电性往往由In2O3与Sn2O3的比例来调控，其工艺制备则一般采用真空蒸镀。ITO中的铟属于稀缺元素，在地球上含量日益减少，价格逐步攀升，不符合低成本量产的诉求，此外，ITO本身性质硬脆易碎，不易变形，不适合新一代电子产品在柔软可弯曲和拉伸方面的诉求，故不适合应用于智能穿戴中，尤其是电子皮肤。纳米技术的兴起为透明电极的发展开拓了一个全新的方向，金属纳米线、碳纳米管和石墨烯的出现引领了一波柔性电极的浪潮。这些材料所表现出来的优异的导电性和杰出的光透射率以及良好的机械性能自然而然地成为传统导电电极的替代物。但是该纳米材料如石墨烯，尤其是用CVD法合成的石墨烯缺陷较多，接触电阻大，同时量产技术尚未成熟；碳纳米管的纯度，如手性，催化剂的存在等大大地限制了其在这方面的应用。银是电和热的良导体，拥有极好的延展性，当缩小到纳米尺寸时，银线纳米结构可展现出优异的光电性能和机械性能。而关于银线的成膜技术，已经涌现了很多种，如普通的旋涂，丝网印刷，精密的单分子膜排布等，均已被广泛地应用在柔性电极的生产中。但是目前工艺研制出的银纳米线具有较小的长径比，限制它的光电性能，此外，现有的成膜技术都有一定的缺点，如旋涂需要银线和基底的亲和性，单分子成膜则会涉及很多有害化学试剂，不利于环境和身心健康等，这些缺陷很难实现低成本绿色量产。基于现有制备电极的不足，出现了采用叶脉制备一种透明电极，具体方法是：先制作叶脉模板，将新鲜树叶经碱液浸泡、毛刷敲打后，去除叶肉留下完整叶脉，经压制后得到叶脉模板；再金属薄膜沉积，在叶脉模板上沉积致密的金属薄膜，制得叶脉金属电极；然后外层包裹聚二甲基硅氧烷PDMS，将叶脉透明导电电极利用PDMS进行包裹封装，制备获得树叶状透明导电电极。该方法制备的透明电极虽然叶脉上镀银虽然成功地利用了叶脉的结构，并使得电极具有很好的导电性和透光性以及柔性，但无法去除叶脉这个模板致使肉眼可见障碍，不仅影响了电极的导电性，使得其电阻大，而且影响了透明性，不适合应用于现实技术当中。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种柔性透明电极及其制备方法，以解决现有透明柔性电极导电性能不理想，且透明度不高的技术问题。本专利技术的另一目的在于提供一种电子皮肤，以解决现有电子皮肤所含的电极导电性不理想，透明度不高从而影响电子皮肤的性能和使用效果的技术问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的一方面，提供了一种柔性透明电极。所述柔性透明电极包括柔性基底，在所述柔性衬底表面结合有金属导电物层，其中，所述金属导电物层呈植物叶脉状图案，且金属导电物为银纳米线。本专利技术的另一方面，提供了一种柔性透明电极的制备方法。所述制备方法包括如下步骤：将银纳米线的分散液用滤膜过滤，使得所述银纳米线附着在所述滤膜的一表面；将所述滤膜贴合在柔性基底表面上，并使得附有所述银纳米线的所述滤膜表面与所述柔性基底表面贴合，然后将制备的除去叶肉的植物叶脉叠设在所述滤膜的另一表面上；在所述植物叶脉另一表面沿所述柔性基底方向施加压力，使得所述银纳米线在所述柔性基底表面形成所述植物叶脉状图案导电层。本专利技术的又一方面，提供了一种电子皮肤。所述电子皮肤包括本专利技术所述的柔性透明电极或由本专利技术制备方法制备获得的柔性透明电极。与现有技术相比，本专利技术柔性透明电极在柔性衬底表面结合仿生植物叶脉状图案的银纳米线导电层，由于叶脉具有天然的完美脉络结构和形貌，使得本专利技术柔性透明电极在具有优异的导电性能和透光性能的同时，还具有优异的柔性，机械稳定性。本专利技术柔性透明电极制备方法采用叶脉辅助干法转印法即是以植物叶脉为模板，将银纳米线在柔性基底表面形成仿生植物叶脉状图案导电层，由于叶脉具有天然的完美脉络结构和形貌，使得制备的柔性透明电极具有优异的导电性能和优异的柔性。本专利技术制备方法避免了将叶脉包覆于导电层中，这样降低了导电层的内阻，保证了其透光性。另外，本专利技术制备方法避免了有害化学试剂的使用，保证了其制备过程中的环保安全，而且制备工艺简单，速度快，只需在常温下进行即可，利用自然界里丰富的树叶叶脉模板，成本低廉，适合绿色低成本量产。本专利技术电子皮肤由于含有本专利技术柔性透明电极或本专利技术制备方法制备的柔性透明电极，这样，本专利技术电子皮肤感应灵敏，而且由于电极的透明度高，其生物仿生效果优异。附图说明图1为本专利技术实施例柔性透明电极结构示意图；图2为本专利技术实施例柔性透明的金属导电层中所含直径50nm、长度2cm银纳米线的扫描电镜图；其中，图2a为该尺寸银纳米线50nm扫描电镜图；图2b为该尺寸银纳米线30nm扫描电镜图；图3为本专利技术实施例柔性透明电极制备方法流程图；图4为本专利技术实施例植物叶脉图。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例与附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一方面，本专利技术实施例提供一种导电性和透明度高的柔性透明电极。所述柔性透明电极如图1所示，其包括柔性基底1，在所述柔性衬底1表面结合有金属导电物层2。其中，所述金属导电物层2呈植物叶脉状图案，且金属导电物为银纳米线。这样，金属导电物层2由银纳米线形成的植物叶脉状图案，由于植物在长期的自然进化过程中形成的叶脉具有其自身的特定完美脉络结构和形貌，从而使得金属导电物层2阻小，具有优异的导电性能和透光性能以及弹性。其与柔性基体1结合后，赋予柔性透明电极优异的导电性能和透光性能以及柔性性，且机械性能稳定。在一实施例中，上述柔性透明电极所含的金属导电物层2中银纳米线植物叶脉状图案为桂花、杨树、木兰或者枫树等植物叶脉状图案。将银纳米线设置成该特定的植物叶脉状图案，通过该植物叶脉天然的完美脉络结构和形貌，也即是银纳米线在完美脉络结构中相互连接交叉形成特定的网络，有效赋予金属导电物层2优异的导电性能，以及韧性等机械性能，保证了柔性透明电极的导电性能和柔性的机械稳定性能。另外，常规的如不做植物叶脉状图案，则导电层的透明度只能由纳米线和纳米银线的空隙决定，但做了上述植物叶脉状图案后，除了纳米线与纳米线之间的间隙，还多了特定的网络图案中叶脉之间的大间隙，有效提高了金属导电物层2的透明度。而且在本专利技术实施例中，金属导电物层2由纳米线植物叶脉状图案中不含有植物叶脉本体，也即是银纳米线植物叶脉状图案由纯粹的银纳米线构成。因此，其银纳米线植物叶脉状图案的金属导电物层2内阻低，导电性优异，而且透明度高，提高了其应用范围，如特别提高了其在电子皮肤中的应用效果。在另一实施例中，构成植物叶脉状图案的所述银纳米线直径20-50nm，长度200μm-2cm。在具体实施例中，所述银纳米线直径50nm、长度2cm；或直径20nm、长度200um。其中，银纳米线直径50nm、长度2cm的扫描电镜图如图2a和图2b所示，该银纳米线长度长，直径为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性透明电极，包括柔性基底，在所述柔性衬底表面结合有金属导电物层，其特征在于：所述金属导电物层呈植物叶脉状图案，且金属导电物为银纳米线。

【技术特征摘要】
1.一种柔性透明电极，包括柔性基底，在所述柔性衬底表面结合有金属导电物层，其特征在于：所述金属导电物层呈植物叶脉状图案，且金属导电物为银纳米线。2.根据权利要求1所述的柔性透明电极，其特征在于：所述植物叶脉状图案为桂花、杨树、木兰或者枫树等植物叶脉状图案；所述银纳米线直径20-50nm，长度200μm-2cm。3.根据权利要求2所述的柔性透明电极，其特征在于：所述银纳米线直径50nm、长度2cm；或直径20nm、长度200μm。4.根据权利要求1-4任一所述的柔性透明电极，其特征在于：所述柔性透明电极片电阻约为1-5Ω/sq；和/或所述柔性透明电极透明度为82％-90％；和/或所述柔性基底材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷或者聚甲基丙烯酸甲酯中的任一种。5.一种柔性透明电极制备方法，包括如下步骤：将银纳米线的分散液用滤膜过滤，使得所述银纳米线附着在所述滤膜的一表面；将所述滤膜贴合在柔性基底表面上，并使得附有所述银纳米线的所述滤膜表面与所述柔性基底表面贴合，然后将制备的除去叶肉的植物叶脉叠设在所述滤膜的另一表面上；在所述植物叶脉另一表面沿所述柔性基底方向施加压力，使得所述银纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：包磊，
申请(专利权)人：包磊，
类型：发明
国别省市：广东,44