一种制备电极的设备和方法技术

本发明专利技术公开了一种制备电极的设备和方法。制备电极的设备包括：卷对卷装置，用于对可拉伸基底进行拉伸；涂布装置，用于在拉伸后的基底上涂布导电油墨以形成电极层。本发明专利技术实施例提出的制备电极的设备，采用卷对卷装置对可拉伸基底进行拉伸，进而将卷对卷工艺应用于可拉伸电极的生产设备中，实现了可拉伸电极的线上生产；利用卷对卷工艺简便高效的特点，降低了可拉伸电极的制作成本，实现了可拉伸电极的大批量生产。

A device and method for preparing electrodes

【技术实现步骤摘要】
一种制备电极的设备和方法
本专利技术涉及可拉伸电极制备
，具体涉及一种制备电极的设备和方法。
技术介绍
随着无人车、可穿戴设备、物联网、人机交互式、互联式电子的逐步推进，易于穿戴和生物兼容性的电气器件逐渐走进人们的视野。这将需要大量适应性更好的电子器件，为了能适应各种环境、各种表面，可拉伸器件的重要性将日益凸显。为了实现器件的可拉伸，就需要可拉伸的电极。根据国内外研究者在可拉伸电子领域取得的工作，可以得出以下信息：在实验室层面，近几年关于可拉伸电子的研究已取得巨大进展，包括开发了多种可拉伸策略，例如，可拉伸材料、几何设计、工艺开发等，并能够使实验的结构与模拟仿真结果相吻合，将可拉伸电子的概念付诸现实。然而，目前，可拉伸电子主要的研究还集中在实验室，受到制程工艺的复杂性(需要结合光刻、转移、粘结、对准、封装等多个步骤)、重负拉伸的稳定性、导电性能较差等因素的限制。因此，目前，大批量生产可拉伸电极的研究还比较少，很难实现可拉伸电极的大批量生产。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是，提供一种制备电极的设备和方法，以实现可拉伸电极的大批量生产。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种制备电极的设备，包括：卷对卷装置，用于对可拉伸基底进行拉伸；涂布装置，用于在拉伸后的基底上涂布导电油墨以形成电极层。可选地，所述卷对卷装置包括放卷装置、收卷装置以及设置在所述放卷装置与所述收卷装置之间的拉伸调节装置，所述放卷装置放出的可拉伸基底卷绕通过所述拉伸调节装置后收卷在所述收卷装置上，所述拉伸调节装置用于对卷绕在所述拉伸调节装置上的基底进行拉伸。可选地，所述拉伸调节装置包括第一辊轴、第二辊轴和第三辊轴，所述放卷装置放出的基底依次卷绕通过第一辊轴、第二辊轴和第三辊轴后收卷在所述收卷装置上，所述第一辊轴或/和所述第三辊轴的转速可调节，调节所述第一辊轴或/和所述第三辊轴的转速使得所述第三辊轴的转速大于所述第一辊轴的转速，以对位于所述第一辊轴和所述第三辊轴之间的基底进行拉伸。可选地，所述拉伸调节装置包括第一辊轴、第二辊轴和第三辊轴，所述放卷装置放出的基底依次卷绕通过第一辊轴、第二辊轴和第三辊轴后收卷在所述收卷装置上，所述第二辊轴的位置可调节，调节所述第二辊轴的位置使得所述第二辊轴远离所述第一辊轴和所述第三辊轴，以对位于所述第一辊轴和所述第三辊轴之间的基底进行拉伸。可选地，所述设备还包括烘干装置，所述烘干装置用于对形成的电极层进行烘干。可选地，所述电极层的结构为网状结构。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例还提供一种制备电极的方法，包括：采用卷对卷装置对可拉伸基底进行拉伸；采用涂布装置在拉伸后的基底上涂布导电油墨以形成电极层。可选地，在所述采用卷对卷装置对可拉伸基底进行拉伸之前，所述方法还包括：对所述基底进行等离子体表面处理，或者，对所述基底进行偶联剂处理。可选地，所述方法还包括：对形成的电极层进行烘干处理。可选地，烘干的温度为60℃～80℃。本专利技术实施例提出的制备电极的设备，采用卷对卷装置对可拉伸基底进行拉伸，进而将卷对卷工艺应用于可拉伸电极的生产设备中，实现了可拉伸电极的线上生产；利用卷对卷工艺简便高效的特点，降低了可拉伸电极的制作成本，实现了可拉伸电极的大批量生产。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本专利技术的技术方案，并不构成对本专利技术技术方案的限制。图1为本专利技术第一实施例制备电极的设备的示意图；图2为本专利技术第二实施例制备电极的设备的示意图；图3为本专利技术第三实施例制备电极的方法的示意图。附图标记说明：100—放卷装置；101—第一辊轴；102—第二辊轴；103—涂布装置；104—烘干装置；105—第三辊轴；106—收卷装置。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。相关技术中，从可拉伸材料和结构的角度来说，获得电极的可拉伸性可以通过三种策略来实现：(1)基底层面这种方法应对的核心问题在于将电极的可拉伸性分解为局部的弯曲。将超薄的薄膜附着在预拉伸的基底上，如果薄膜和基底的抗张强度满足匹配的条件，那么释放基底后，将获得褶皱型表面结构，这种应力释放结构由于具有低的弹性模量而有助于增加器件的机械稳定性。采用这种方法，可以考虑将电极形成在超薄的聚合物薄膜上，然后转移至具有粘性的弹性基底上。聚合物薄膜的厚度越薄，越有利于在应力条件下将拉伸力转化为弯曲形变。不过在形成褶皱的过程中，会产生使薄膜与基底相互分离的剪切力，因此，需要保证聚合物薄膜的厚度足够薄，且电极与弹性基底的粘结足够牢固。依据这种指导思想形成的电极，如将导电材料涂布在预拉伸的聚二甲基硅氧烷(PDMS)弹性基底上，通过释放应力，使电极形成波浪状的褶皱结构，减小了直接作用于电极上的应力。这种基底预拉伸策略的另一种典型结构是导电材料与弹性基底的复合体。通过将预先沉积在硅片上的AgNWs(纳米银线)与未固化的PDMS共同成型的方法，制成AgNWs/PDMS复合导电薄膜。由于AgNWs和PDMS柔性基底层有不同的模量，高弹性的基底层拉伸释放时为了恢复形变而受到相反的作用力，而高模量的导电层形变能力小，只能以褶皱的形式释放剩余的应力。褶皱的出现使导体能承受更大的形变，当导体再次拉伸时，拉力会把褶皱拉平而不会将表面拉裂。通过这种方法获得的可拉伸导电薄膜，在进行了40次的拉伸后，电阻几乎不发生变化。(2)像素层面：“岛-桥”(rigid-island)结构的设计核心在于将应力集中到可拉伸单元上。这种设计的出发点在于，分为可拉伸部分和不可拉伸部分，将拉伸性赋予可拉伸的导线。可拉伸导线可以是弧形或者蛇形的弯曲金属带，通过导线的弯曲或者扭转形变来适应外部应力对导电膜整体造成的拉伸形变。同时，可拉伸导线也可以是弹性导体，当拉伸整个导电膜时，弹性导体直接承受外部拉力作用而产生拉伸形变。研究重点主要放在如何对导线进行几何定义和设计(如蛇形走线的波长、波形角度、厚度等)以增加拉伸性能，这种布线能够在数学上被严格的定义，并通过有限元法进行仿真，从而对实验设计进行指导；导线可以是共面的，也可以是非共面的；可以通过光刻的方式在预拉伸弹性基底上直接沉积出各种图形，也可以通过转移的方式，将导电单元转移至预拉伸的弹性基底上，形成非共面型的走线形式，这些设计策略近年来已经被广泛应用于电子皮肤，由于制程的复杂性，目前还是以实验室的研究为主。(3)材料层面：这是一种最接近于可拉伸电子概念的方案，要求基底、导线和功能材料在发生拉伸形变时继续保持各自的功能性，且在三者同时发生拉伸形变时，导电膜整体依然保持完整并正常工作，即所谓的本质可拉伸。如一种全可拉伸的发光器件，选择AgNW-PUA作为可拉伸的导电电极，并用高效率的发光材料作为发光层，最终得到的可拉伸聚合物发光器件最大拉伸强度为120％，最大亮度为2200cd/m2，最本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备电极的设备，其特征在于，包括：卷对卷装置，用于对可拉伸基底进行拉伸；涂布装置，用于在拉伸后的基底上涂布导电油墨以形成电极层。

【技术特征摘要】
1.一种制备电极的设备，其特征在于，包括：卷对卷装置，用于对可拉伸基底进行拉伸；涂布装置，用于在拉伸后的基底上涂布导电油墨以形成电极层。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述卷对卷装置包括放卷装置、收卷装置以及设置在所述放卷装置与所述收卷装置之间的拉伸调节装置，所述放卷装置放出的可拉伸基底卷绕通过所述拉伸调节装置后收卷在所述收卷装置上，所述拉伸调节装置用于对卷绕在所述拉伸调节装置上的基底进行拉伸。3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述拉伸调节装置包括第一辊轴、第二辊轴和第三辊轴，所述放卷装置放出的基底依次卷绕通过第一辊轴、第二辊轴和第三辊轴后收卷在所述收卷装置上，所述第一辊轴或/和所述第三辊轴的转速可调节，调节所述第一辊轴或/和所述第三辊轴的转速使得所述第三辊轴的转速大于所述第一辊轴的转速，以对位于所述第一辊轴和所述第三辊轴之间的基底进行拉伸。4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述拉伸调节装置包括第一辊轴、第二辊轴和第三辊轴，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴志鸿，杨柏儒，曹锦新，陈鹏，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11