一种柔性透明电路的制备方法技术

本分案申请涉及一种柔性透明电路的制备方法。该方法是这样实现的：通过制备电路模板，在电路模板上用柔性透明高分子材料制成带有凹槽电路结构的固化透明载体，在固化透明载体的凹槽中涂布导电材料溶液，待溶剂挥发后，获得了具有高透明度和导电性的电路。本发明专利技术导电材料为固态且整个电路都是透明的，电路板导电性和透明性更好。电路可以根据需要进行设计和制备，精度可以达到微米或纳米级别。同时，本发明专利技术方法简单，重现性好，制备的电路更加轻便。电路可以多次拉伸、弯折或扭曲。同时电路质轻、具有很好的生物相容性。该方法制备的电路有望应用于智能隐形眼镜，可卷曲的透明电子设备，电子皮肤等众多领域。

A preparation method of flexible transparent circuit

The application of this case involves the preparation of a flexible transparent circuit. This method is realized. By preparing the circuit template, a transparent carrier with a groove circuit structure is made of flexible transparent polymer material on the circuit template. The conductive material solution is coated in the groove of the solidified carrier. After the solvent is volatilized, the circuit with high transparency and conductivity is obtained. The conductive material of the invention is solid and the whole circuit is transparent, and the conductivity and transparency of the circuit board are better. The circuit can be designed and manufactured according to need, and the accuracy can reach micron or nanometer level. Meanwhile, the method of the invention is simple and has good reproducibility, and the circuit is lighter. The circuit can be stretched, bending, or twisting many times. At the same time, the circuit is light and has good biocompatibility. The circuit fabricated by this method is expected to be applied to many fields such as smart contact lenses, curable transparent electronic devices, electronic skin and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种柔性透明电路的制备方法本申请为申请号为2017103567120、申请日为2017年5月19日、专利技术名称为“一种柔性透明电路的制备方法”的分案申请。
本专利技术属于电路及电路板领域，具体涉及柔性透明电路的制备方法。
技术介绍
随着可穿戴医疗设备和透明电子设备产业迅猛发展，柔性透明电路开始被越来越多的研究人员关注，柔性透明电路材料和方法的突破对以上两个领域都具有重要的意义。目前，只有很少数关于柔性透明电路的报道，其中最为常用的材料是石墨烯。但是关于石墨烯形成的透明电路，具有以下的弱点：1.石墨烯薄膜容易形成褶皱，尤其是大面积的石墨烯薄膜2.石墨烯薄膜很难进行精确的质量控制，薄膜上容易产生破损3.石墨烯薄膜很难进行大规模生产4.最好的石墨烯薄膜方块电阻在100欧姆左右，透明度仅达到90％最近，有研究者应用表面图案化的方法，用纳米粒子构筑柔性透明电路。但是这种方法工艺复杂，电路控制不精确，电路不能同时获得良好的导电性、透明度和柔韧性，限制其应用。中国专利CN101505575A公开了一种基于PDMS生物可兼容性的柔性电路的制备方法，虽然该专利基材PDMS是透明的，但是电路部分液态金属锡铟鎵合金是非透明的，即形成的是基材透明而导电物质不透明的电路。同时，该柔性电路中导电部分是液态金属，导电器件和导线与液态金属接触的地方容易发生液体泄漏，不能随便插拔，否则会导致电路失效。由于柔性电路的导电部分是液态金属，必须在带有孔道的基材上覆盖另外一片片材，使片材和基材共同形成一个完整的封闭孔道，这样导电金属液体才能保持在孔道中不流失，因此对于孔道的密封性要求很高，封闭不好，容易发生液态金属的泄漏，造成短路。
技术实现思路
为弥补现有技术空白，本专利技术提供一种柔性透明电路的制备方法，该方法制备的柔性透明电路不仅基材是透明的，电路导体部分也是透明的，实现了真正意义上的透明电路。该透明电路不仅导电性好，还具有优异的拉伸、弯折、扭曲性能。该透明电路对柔性透明电子设备的开发和可穿戴医疗设备的开发具有重要意义。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案。一种柔性透明电路的制备方法，包括如下步骤：S1、制备电路模板；S2、在电路模板上用柔性透明高分子材料制成带有凹槽电路结构的固化透明载体；S3、在固化透明载体的凹槽中涂布含有导电材料的溶液，待溶剂挥发后，导电材料存在于凹槽电路结构中，形成柔性透明电路清除凹槽外面的导电材料，形成透明柔性电路。步骤S1中所制备的电路模板的形状、大小、电路的长、宽、高可以根据实际需要自由进行设计。电路图案不局限于直线型一种，可以根据需要进行设计，即电路可以是曲线型、折线型、方波型、波形、圆形、椭圆形、环形等各种形状，或者是以上形状的任意组合。电路中每条线路的长、宽、高都是可以根据需要进行变化。电路模板也不局限于平面一种，还可以是曲面的，或者是3D的。作为优选，所述步骤S1在硬质光滑材料上通过光刻，加工，热塑，电抛光，3D打印等任一种方法制备出具有突出表面结构的电路，得到电路模板；本专利技术中突出表面结构指电路图案的高度是高于整体材料平面的，也就是电路模板上电路是凸出来的。本专利技术中硬质光滑材料可以是硅片、金属、高分子材料中任一种，所述高分子材料可以是热敏性高分子材料，如酚醛树脂，也可以是硬性高分子材料，如聚四氟乙烯。本专利技术所述步骤S2可以通过两种方式来实现。第一种方式：将组成柔性透明高分子材料的单体混合物或反应物的混合液浇注到电路模板的表面，待透明高分子材料进行固化反应后，将固化的透明材料从电路模板上剥离，得到具有凹槽电路结构的固化透明载体；将柔性透明高分子材料单体混合物如聚二甲基硅氧烷的A液和B液，或反应物的混合液如制备硅水凝胶混合液，制备水凝胶的混合液，将上述混合物或混合液浇注到带有电路的模板上，进行固化反应，柔性透明高分子材料最初是液态，通过反应最终为固态，并能一直保持固态形状。上述柔性透明高分子材料不局限于已列举的几种材料还可以包括如聚乙烯醇水凝胶，壳聚糖水凝胶等材料。电路模板凸出的电路图案，致使固化的柔性透明高分子上具有凹槽型电路图案。有些高分子材料如聚乙烯醇水凝胶在固化前需要去除气泡，最后透明高分子材料以透明固体形式存在。第二种方式：应用3D打印技术，直接应用柔性透明高分子材料如PDMS，硅水凝胶，壳聚糖水凝胶等进行3D打印，得到具有凹槽电路结构的固化透明载体。步骤S3中，首先将导电材料分散于可挥发溶剂中，在固化透明载体的凹槽中涂布含有导电材料的溶液，并将涂于凹槽外的导电材料清理干净。待溶剂挥发后，导电材料均以固体形态存在于凹槽电路结构中，形成柔性透明电路；所述导电材料不局限于银纳米线，铜纳米线，金纳米线，导电水凝胶，碳纳米管，石墨烯，纳米金链或纳米粒子中一种或一种以上。在固化透明载体的凹槽中涂布导电材料，可以采用直接涂布，喷涂，旋涂等任一种涂布形式。电路形成后，为了保护凹槽内的导电材料，增加导电材料在透明基质上的稳定性和抗氧化性，可增加步骤S4：在柔性透明电路的表面上铺展柔性透明高分子材料。将电路夹心于两种透明材料中央，可以起到保护电路并防止氧化的作用。凹槽内的导电材料之间互相形成连接，导电材料在凹槽内分布均匀，使电路板具有良好的导电性。上述方法中还可以包括步骤S5：将透明柔性电路与外界导通。所述导通是导电材料通过与电子器件或外界电源或能够导电的导线的连接来实现。柔性电路与电子器件或电源的导通，是通过将电子器件的导电部分或导线与柔性透明电路凹槽内的导电物质连接形成回路。电子器件或导线可以预埋或插入到柔性透明导电材料内部。本专利技术另一个目的是请求保护一种多层柔性透明电路，按照本专利技术所述任一种方法制备至少两个柔性透明电路，将其叠加在一起，通过导电材料贯穿，得到多层柔性透明电路。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术形成柔性电路具有高透明度，不仅电路的柔性高分子材料载体是透明的，而且导电材料也是透明的。具有优异的导电性，形成电路的导电物质为干态，底部凹槽无需封闭，导电器件和导线可以随时插入或拔出电路，导电物质不会流失而导致电路失效。本专利技术的柔性透明载体重量轻、均具有生物可兼容性的特点，在柔性透明载体上形成的透明电路可以方便贴附于人或动物的身体表面或植入体内，电路不会受动物或人的行动影响而停止工作。利用柔性基底的柔性，实现电路良好的拉伸、扭曲和弯折性能，插入导电器件和导线进行正反180度多次折叠，仍保持优秀的耐弯折，拉伸和扭曲性能。电路根据需要进行设计和制备，精度可以达到微米或纳米级别。本专利技术制备过程简单，重现性好，获得的电路更加轻便。该方法制备电路有望应用于智能隐形眼镜，可卷曲的透明电子设备，电子皮肤等众多领域。附图说明本专利技术附图共四幅：图1是柔性透明电路制备流程图；以带有光刻胶图案的硅片模板作为电路模板，以银纳米线为导电材料，形成具有微结构的柔性透明电路制备方法流程图。图2是本专利技术方法制备的导电材料经多次正反弯折后电阻变化曲线；图3是本专利技术制备的柔性透明电路在亮灯情况下的拉伸图；图4是本专利技术制备的柔性透明电路的亮灯照片。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案进一步的说明，但本专利技术不以任何形式受限于实施例内容。实施例中所述实验方法如无特殊说明，均为常规方法，如无特殊说明，所述化学试剂和材料，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性透明电路的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.制备电路模板；S2.将柔性透明高分子材料通过3D打印得到具有凹槽电路结构的固化透明载体；S3.在固化透明载体的凹槽中涂布含有导电材料的溶液，待溶剂挥发后，导电材料存在于凹槽电路结构中，形成柔性透明电路清除凹槽外面的导电材料，形成透明柔性电路；S4.在柔性透明电路的表面上铺展柔性透明高分子材料。

【技术特征摘要】
1.一种柔性透明电路的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.制备电路模板；S2.将柔性透明高分子材料通过3D打印得到具有凹槽电路结构的固化透明载体；S3.在固化透明载体的凹槽中涂布含有导电材料的溶液，待溶剂挥发后，导电材料存在于凹槽电路结构中，形成柔性透明电路清除凹槽外面的导电材料，形成透明柔性电路；S4.在柔性透明电路的表面上铺展柔性透明高分子材料。2.根据权利要求1所述的柔性透明电路的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中硬质光滑材料包括硅片、金属、高分子材料中任一种。3.根据权利要求1所述的柔性透...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晶，郎明非，
申请(专利权)人：大连大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21