一种三维可拉伸导体的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种三维可拉伸导体的制备方法，属于弹性导体制备技术领域。本发明专利技术通过紫外曝光、显影和烘干得到具有三维结构的弹性复合材料，相比于模板复型技术，具有成本低，图案结构完整无缺陷、形状和平面尺寸灵活可调控等优点。通过柔印印刷设备将导电油墨转移到复合材料的三维结构的凸起部分。由于具有三维结构的弹性复合材料在拉伸时凸起部分形变小，使得附着在三维结构凸起部分的导电油墨即便在拉伸的情况下也能保持原来形貌，维持优异的电阻稳定性。实施例的数据表明：所得三维可拉伸导体的最大拉伸率可达到150％；在拉伸60％以下时电阻不变，且循环拉伸1000次电阻变化小于10％；在拉伸80％以上时，电阻增加20～50％。

Fabrication of a Three-Dimensional Tensile Conductor

【技术实现步骤摘要】
一种三维可拉伸导体的制备方法
本专利技术涉及弹性导体制备
，尤其涉及一种三维可拉伸导体的制备方法。
技术介绍
随着微电子技术的发展，传统刚性的电子设备已经不能满足人们的需求，新型的电子设备开始朝着柔性化、可拉伸的方向发展，比如智能服装、机器人皮肤、可卷曲的显示屏、应变传感器、可拉伸的发光器件等。可拉伸导体作为可拉伸性电子设备的核心，正在受到越来越广泛的关注。可拉伸导体的关键是在形变条件下仍保持稳定的导电性，一般可从两方面实现，一方面是将电导率较高的导电组分，包括碳纳米材料、金属纳米材料、导电高分子等，嵌入弹性体内或转移到弹性基底表面上；另一方面是将导体结构设计为蜿蜒结构，如波浪形、马蹄形、折线形、网格等。但这两种方法都具有一定缺点，如有限的拉伸性(拉伸变形30％以上会使导电性迅速降低)、需要特殊的工艺(光刻、刻蚀、预拉伸)。近年来，研究发现，在外力拉伸作用下具有三维结构的弹性基底上凸起部分的应变比其他区域的要小得多，这导致在相同外力拉伸下，相对于平面的弹性基底，具有三维结构的弹性基底可以通过自身结构的变化能承受一部分的外界形变。因此，具有三维结构的弹性导体可提高拉伸作用下的电阻稳定性。但制备三维形貌的弹性基底通常是利用三维结构模板浇筑硅橡胶复型获得，属于间接方法，必须首先通过光刻或刻蚀等技术获得模板；且浇筑后再分离过程中复型的结构可能会受到破坏，最终影响结构完整性及弹性导体的导电性能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种三维可拉伸导体的制备方法，本专利技术制备方法获得的三维可拉伸导体图案结构完整无缺陷，在拉伸形变下具有优异的导电性能。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种三维可拉伸导体的制备方法，包括以下步骤：将弹性感光树脂液涂布在弹性基底上，干燥后得到弹性感光树脂层-弹性基底复合材料；在所述弹性感光树脂层-弹性基底复合材料的弹性感光树脂层上方覆盖具有阴图图案的菲林，经紫外曝光、显影和烘干，得到具有三维结构的弹性复合材料；将所述具有三维结构的弹性复合材料贴在柔印印版滚筒上，通过柔印印刷设备，将附着在网纹辊上的网穴中的导电油墨转移至所述具有三维结构的弹性复合材料的三维结构的凸起部分，油墨干燥后得到所述三维可拉伸导体。优选地，所述弹性基底的材质包括聚氨酯、硅橡胶、丁苯乙烯丁烯橡胶、丁苯橡胶或聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯。优选地，所述图案包括菱形、波浪形、马蹄形或折线形。优选地，所述紫外曝光的时间为3～10min。优选地，所述显影的时间为5～15min。优选地，所述弹性感光树脂液包括以下重量份数的组分：高弹性树脂100份，活性单体5～50份，引发剂0.1～5份。优选地，所述高弹性树脂包括聚丁二烯、聚异戊间二烯、异戊间二烯-苯乙烯橡胶、丁基橡胶、乙烯丙烯橡胶或苯乙烯-丁二烯橡胶。优选地，所述活性单体包括丙烯酸酯类单体。优选地，所述具有三维结构的弹性复合材料中三维结构的凸起部分高度不能大于复合材料总厚度的2/3。优选地，所述导电油墨包括以下重量百分含量的组分：微米银片60～70％、银纳米线2.5～5％、液态金属2.5～5％和液态的聚二甲基硅氧烷20～35％。本专利技术提供了一种三维可拉伸导体的制备方法，包括以下步骤：将弹性感光树脂液涂布在弹性基底上，干燥后得到弹性感光树脂层-弹性基底复合材料；在所述弹性感光树脂层-弹性基底复合材料的弹性感光树脂层上方覆盖具有阴图图案的菲林，经紫外曝光、显影和烘干，得到具有三维结构的弹性复合材料；将所述具有三维结构的弹性复合材料贴在柔印印版滚筒上，通过柔印印刷设备，将附着在网纹辊上的网穴中的导电油墨转移至所述具有三维结构的弹性复合材料的三维结构的凸起部分，油墨干燥后得到所述三维可拉伸导体。本专利技术通过紫外曝光、显影和烘干得到具有三维结构的弹性复合材料，相比于目前的模板复型技术，具有成本低，图案结构完整无缺陷，图案形状、平面尺寸和高度灵活可调控等优点。同时，通过柔印印刷设备将导电油墨转移到具有三维结构的弹性复合材料的三维结构的凸起部分。在相同外力作用下，具有三维结构的弹性复合材料比平面的弹性体形变小，因而附着在三维结构凸起部分的导电油墨即使在形变条件下也能保持原有的形貌，维持优异的导电性能。即本专利技术的制备方法制备的三维可拉伸导体在大应变下有良好的电阻稳定性，而且在多次拉伸释放后电阻变化很小。实施例的数据表明：所得三维可拉伸导体的最大拉伸率可达到150％；在拉伸60％以下时电阻不变，且循环拉伸1000次电阻变化小于10％；在拉伸80％以上时，电阻增加20～50％。附图说明图1为菲林上具有的阴图菱形图案示意图，其中1为透光区，2为非透光区；图2为本专利技术具有三维结构的弹性复合材料的示意图，其中，1为弹性基底，2为三维结构，2-1为三维结构的凸起部分。具体实施方式本专利技术提供了一种三维可拉伸导体的制备方法，包括以下步骤：将弹性感光树脂液涂布在弹性基底上，干燥后得到弹性感光树脂层-弹性基底复合材料；在所述弹性感光树脂层-弹性基底复合材料的弹性感光树脂层上方覆盖具有阴图图案的菲林，经紫外曝光、显影和烘干，得到具有三维结构的弹性复合材料；将所述具有三维结构的弹性复合材料贴在柔印印版滚筒上，通过柔印印刷设备，将附着在网纹辊上的网穴中的导电油墨转移至所述具有三维结构的弹性复合材料的三维结构的凸起部分，油墨干燥后得到所述三维可拉伸导体。本专利技术将弹性感光树脂液涂布在弹性基底上，干燥后得到弹性感光树脂层-弹性基底复合材料；在所述弹性感光树脂层-弹性基底复合材料的弹性感光树脂层上覆盖具有阴图图案的菲林，经紫外曝光、显影和烘干，得到具有三维结构的弹性复合材料。在本专利技术中，所述弹性感光树脂液优选包括以下重量份数的组分：高弹性树脂100份，活性单体5～50份，引发剂0.1～5份，进一步优选包括：高弹性树脂100份，活性单体10～40份，引发剂1～4份，更优选包括：高弹性树脂100份，活性单体20～30份，引发剂2～3份。在本专利技术中，所述高弹性树脂优选包括聚丁二烯、聚异戊间二烯、异戊间二烯-苯乙烯橡胶、丁基橡胶、乙烯丙烯橡胶或苯乙烯-丁二烯橡胶；所述高弹性树脂为本身具有弹性的合成橡胶。在本专利技术中，所述活性单体优选包括丙烯酸酯类单体。在本专利技术中，所述引发剂优选包括安息香、二苯甲酮或蒽醌。本专利技术对所述弹性感光树脂液中各组分的物质来源不做具体限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本专利技术中，所述弹性基底的材质优选包括聚氨酯、硅橡胶、丁苯乙烯丁烯橡胶、丁苯橡胶或聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯；所述弹性基底的厚度优选为200μm。在本专利技术中，所述弹性基底上涂布弹性感光树脂液后的总厚度优选为1500μm。在本专利技术中，所述感光树脂液的干燥的温度优选为40～70℃，时间优选为5～30min。本专利技术干燥仅是表面干燥，能够使菲林放置于弹性感光树脂层上即可。在本专利技术中，所述菲林具有的图案优选为菱形、波浪形、马蹄形或折线形，进一步优选为菱形；本专利技术对菲林具有的图案的尺寸不做具体限定，本领域技术人员根据情况进行设计即可；在本专利技术的具体实施例中，所述菱形边的宽度优选为200μm、菱形的边长优选为5mm，角度优选为60°。在本专利技术中，所述菲林上具有的阴图菱形图案示意图如图1所示；其中1为透光区，2为非透光区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维可拉伸导体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将弹性感光树脂液涂布在弹性基底上，干燥后得到弹性感光树脂层‑弹性基底复合材料；在所述弹性感光树脂层‑弹性基底复合材料的弹性感光树脂层上方覆盖具有阴图图案的菲林，经紫外曝光、显影和烘干，得到具有三维结构的弹性复合材料；将所述具有三维结构的弹性复合材料贴在柔印印版滚筒上，通过柔印印刷设备，将附着在网纹辊上的网穴中的导电油墨转移至所述具有三维结构的弹性复合材料的三维结构的凸起部分，油墨干燥后得到所述三维可拉伸导体。

【技术特征摘要】
1.一种三维可拉伸导体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将弹性感光树脂液涂布在弹性基底上，干燥后得到弹性感光树脂层-弹性基底复合材料；在所述弹性感光树脂层-弹性基底复合材料的弹性感光树脂层上方覆盖具有阴图图案的菲林，经紫外曝光、显影和烘干，得到具有三维结构的弹性复合材料；将所述具有三维结构的弹性复合材料贴在柔印印版滚筒上，通过柔印印刷设备，将附着在网纹辊上的网穴中的导电油墨转移至所述具有三维结构的弹性复合材料的三维结构的凸起部分，油墨干燥后得到所述三维可拉伸导体。2.根据权利要求1所述的三维可拉伸导体的制备方法，其特征在于，所述弹性基底的材质包括聚氨酯、硅橡胶、丁苯乙烯丁烯橡胶、丁苯橡胶或聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯。3.根据权利要求1所述的三维可拉伸导体的制备方法，其特征在于，所述图案包括菱形、波浪形、马蹄形或折线形。4.根据权利要求1所述的三维可拉伸导体的制备方法，其特征在于，所述紫外曝光的时间为3～10min。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛智青，闫美佳，刘江浩，顾灵雅，刘儒平，李路海，
申请(专利权)人：北京印刷学院，
类型：发明
国别省市：北京,11