柔性电极和其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种柔性电极及用于制造柔性电极的方法，且根据本发明专利技术的实施例的柔性电极包括：衬底(10)；耦合层(20)，通过在衬底(10)上吸收含氨基(NH2)的单分子材料来形成；以及导电层(30)，通过在耦合层(20)上涂布金属纳米颗粒(31)来形成。

Flexible Electrode and Its Manufacturing Method

The invention relates to a flexible electrode and a method for manufacturing the flexible electrode, and the flexible electrode according to the embodiment of the present invention includes a substrate (10); a coupling layer (20), formed by absorbing monomolecular material containing amino acid (NH2) on the substrate (10); and a conductive layer (30), formed by coating metal nanoparticles (31) on the coupling layer (20).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】柔性电极和其制造方法
本专利技术涉及一种柔性电极和其制造方法。
技术介绍
随着纳米技术、信息技术以及显示技术的最新进展，对易于携带且便携的移动电子装置的需求已增加。特定来说，柔性(flexible)、轻量且易于携带的电子装置已在包含显示器、晶体管、触摸面板以及太阳能电池的各种领域中引起注意。适于制造这种柔性电子装置的电极应即使在例如弯曲、扭转以及拉伸的各种机械应力下也能够维持其电导率。通过在柔性衬底上形成高度电导性的电极材料来制造柔性电极。取决于其片电阻，柔性电极不仅适用于柔性装置，且还适用于抗静电膜、天线以及滤光器(opticalfilter)。由于这些优点，柔性电极已被公认为信息、电子以及能量领域中的关键组件。导电氧化物、碳纳米管、石墨烯以及聚合物导体在当前已知为最普遍地用于柔性电极的材料。如在KR2009-0069886中所公开，氧化铟锡(Indiumtinoxide；ITO)是代表性的柔性电极材料。ITO是一种透明导电氧化物且因其高透射率和导电性而最普遍地用于柔性电极中。然而，铟(ITO的主要构成元素)的储量有限，造成柔性电极的制造成本增加，导致在市场中的竞争力较低。由于其对衬底弯曲和翘曲的抗性较低，所以ITO电极容易破裂，导致其电极特性劣化。也就是说，ITO电极的较低机械强度导致电性质不佳。电极与轻量且对人类友好的(human-friendly)纺织材料的结合对可穿戴装置的发展尤为重要。ITO电极不适合于这一需求。因此，存在解决常规柔性电极的问题的迫切需求。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题本专利技术已致力于解决现有技术的问题且希望提供一种通过在使用含氨基(NH2)的单分子材料的高柔性且对人类友好的衬底上吸附高度电导性金属纳米颗粒来制造的柔性电极，实现高电/机械强度。解决问题的手段本专利技术的一个方面提供一种柔性电极，包含：衬底；接合层，通过在衬底上吸附含氨基(NH2)的单分子材料来形成；以及导电层，通过在接合层上涂布金属纳米颗粒来形成。在本专利技术的柔性电极中，衬底由选自聚酯、纤维素、尼龙以及丙烯酸纤维的至少一种材料制成。在本专利技术的柔性电极中，接合层和导电层形成电极层且进一步提供一个或多个电极层。在本专利技术的柔性电极中，含氨基(NH2)的单分子材料是三(2-氨基乙胺)(tris(2-aminoethylamine)；TREN)。在本专利技术的柔性电极中，金属纳米颗粒是选自Pt、Au、Ag、Al以及Cu的至少一种金属的纳米颗粒。本专利技术的柔性电极进一步包含：吸附层，通过在导电层上吸附含氨基的单分子材料来形成；以及集流层，通过在吸附层上涂布过渡金属纳米颗粒来形成。在本专利技术的柔性电极中，过渡金属纳米颗粒是选自Fe3O4、MnO2、TiO2、WO3、V2O5以及TiO2的至少一种过渡金属氧化物的纳米颗粒。本专利技术的柔性电极进一步包含通过在导电层上吸附含氨基的单分子材料来形成的覆盖层。本专利技术的另一方面提供一种用于制造柔性电极的方法，包含a)使衬底浸没在包含分散在其中的含氨基(NH2)的单分子材料的有机溶剂中，以在衬底上吸附含氨基的单分子材料，以及b)使由含氨基的单分子材料吸附的衬底浸没在包含分散在其中的金属纳米颗粒的非极性溶剂中，以在衬底上形成由金属纳米颗粒吸附的导电层。本专利技术的方法进一步包含c)使形成有导电层的衬底浸没在包含分散在其中的含氨基的单分子材料的有机溶剂中，以在导电层上吸附含氨基的单分子材料，以及d)使由含氨基的单分子材料吸附的衬底浸没在包含分散在其中的金属纳米颗粒的非极性溶剂中，以形成另一导电层。本专利技术的方法进一步包含c)使形成有导电层的衬底浸没在包含分散在其中的含氨基的单分子材料的有机溶剂中，以在导电层上吸附含氨基的单分子材料，以及d)使由含氨基的单分子材料吸附的衬底浸没在包含分散在其中的过渡金属纳米颗粒的非极性溶剂中，以在导电层上吸附过渡金属纳米颗粒。在本专利技术的方法中，衬底由选自聚酯、纤维素、尼龙以及丙烯酸纤维的至少一种材料制成。在本专利技术的方法中，含氨基(NH2)的单分子材料包含选自三(2-氨基乙胺)(TREN)、均苯三甲酸(trimesicacid)、乌头酸(aconiticacid)以及萘三磺酸酯(naphthalenetrisulfonate)的至少一种材料。在本专利技术的方法中，金属纳米颗粒是选自Pt、Au、Ag、Al以及Cu的至少一种金属的纳米颗粒。在本专利技术的方法中，过渡金属纳米颗粒是选自Fe3O4、MnO2、TiO2、WO3、V2O5以及TiO2的至少一种过渡金属氧化物的纳米颗粒。从参考附图的以下描述中，本专利技术的特征和优点将为显而易见的。在具体实施方式之前，应理解，鉴于专利技术人可恰当地定义术语和词语的概念以便以最佳方法描述他的/她的专利技术的原则，本说明书和权利要求中使用的术语和词语不应被理解为具有公共和词典含义，而应被理解为具有对应于本专利技术的技术精神的含义和概念。本专利技术的效果通过在使用含氨基(NH2)的单分子材料的高柔性且对人类友好的衬底上吸附高度电导性的金属纳米颗粒以形成一个或多个导电层来制造本专利技术的柔性电极，实现高电/机械强度和良好可加工性(processability)。另外，本专利技术的方法确保颗粒之间的高接合强度和在柔性电极中许多孔隙的存在。因此，当将柔性电极用作能量存储装置的集流器时，可确保能量存储装置的高离子迁移率(ionicmobility)和驱动稳定性。此外，本专利技术的柔性电极不仅可应用于能量存储装置，还可应用于需要轻量和高柔性的各种类型的电装置。此外，可通过无关于柔性电极的大小和形状的溶液工艺来以简单方式制造本专利技术的柔性电极。附图说明图1是示出根据本专利技术的第一实施例的柔性电极的横截面视图。图2是图1中所示出的柔性电极的导电层的SEM图像。图3是示出根据本专利技术的第二实施例的柔性电极的横截面视图。图4是示出根据本专利技术的第三实施例的柔性电极的横截面视图。图5是示出根据本专利技术的第四实施例的柔性电极的横截面视图。图6示出根据本专利技术的示范性实施例的柔性电极中的具有不同数目的导电层的薄膜的厚度。图7示出涂布在根据本专利技术的示范性实施例的柔性电极中的不同衬底上的薄膜的SEM图像。图8示出具有不同数目的导电层的根据本专利技术的示范性实施例的柔性电极的片电阻。图9示出根据本专利技术的示范性实施例的柔性电极的电性质。图10示出根据本专利技术的示范性实施例的柔性电极对抗反复弯曲的稳定性。图11示出根据本专利技术的示范性实施例的柔性电极的导电多层的吸收值。具体实施方式参考附图，本专利技术的其它目标、优点以及新颖特征将通过以下具体实施方式和优选实施例变得更明显。在所述附图中，相同的元件由相同的附图标号指示，即使它们描绘于不同的图中。尽管术语“第一”、“第二”等可使用以描述各种元件，但这些元件不应受限于以上术语。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分开来。在本专利技术的描述中，在认为现有技术可能不必要地混淆本专利技术的本质时省略对所述现有技术的详细解释。现将参考附图详细描述本专利技术的优选实施例。图1是示出根据本专利技术的第一实施例的柔性电极的横截面视图且图2是柔性电极的导电层的SEM图像。如图1和图2中所示出，柔性电极包含：衬底(10)；接合层(20)，通过在衬底(10)上吸附含氨基(NH2)的单分子材料来形成；以及导电层(30)，通过在接合层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性电极，包括：衬底；接合层，通过在所述衬底上吸附含氨基(NH2)的单分子材料来形成；以及导电层，通过在所述接合层上涂布金属纳米颗粒来形成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.28 KR 10-2016-01417581.一种柔性电极，包括：衬底；接合层，通过在所述衬底上吸附含氨基(NH2)的单分子材料来形成；以及导电层，通过在所述接合层上涂布金属纳米颗粒来形成。2.根据权利要求1所述的柔性电极，其中所述衬底由选自聚酯、纤维素、尼龙以及丙烯酸纤维的至少一种材料制成。3.根据权利要求1所述的柔性电极，其中所述接合层和所述导电层形成电极层且进一步提供一个或多个电极层。4.根据权利要求1所述的柔性电极，其中所述含氨基(NH2)的单分子材料是三(2-氨基乙胺)(TREN)。5.根据权利要求1所述的柔性电极，其中所述金属纳米颗粒是选自铂、金、银、铝以及铜的至少一种金属的纳米颗粒。6.根据权利要求1所述的柔性电极，还包括：吸附层，通过在所述导电层上吸附含氨基的单分子材料来形成；以及集流层，通过在所述吸附层上涂布过渡金属纳米颗粒来形成。7.根据权利要求6所述的柔性电极，其中所述过渡金属纳米颗粒是选自四氧化三铁、二氧化锰、二氧化钛、三氧化钨、五氧化二钒以及二氧化钛的至少一种过渡金属氧化物的纳米颗粒。8.根据权利要求1所述的柔性电极，还包括：覆盖层，通过在所述导电层上吸附含氨基的单分子材料来形成。9.一种用于制造柔性电极的方法，包括a)使衬底浸没在包括分散在其中的含氨基(NH2)的单分子材料的有机溶剂中，以在所述衬底上吸附所述含氨基的单分子材料，以及b)使由所述含氨基的单分子材料吸附的所述衬底浸没在包括分散在其中的金属纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵鎭汉，高龙民，
申请(专利权)人：高丽大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国,KR