一种织物基可穿戴整流器的制备方法技术

本发明专利技术属于可穿戴技术领域，具体为一种织物基可穿戴整流器的制备方法。本发明专利技术提出的方法是在铜氨纤维布上依次真空蒸镀铝、3‑氨基‑4‑苯基‑1H‑吡喃[3,4‑c]吡啶‑1‑酮、1‑(香豆素‑7‑亚甲基)‑2‑甲基咪唑、5‑(4‑羟基苯基)‑10,15,20‑三(3‑氯苯基)卟啉、2‑(2‑硝基苯基)‑4‑喹唑啉酮、铝，再涂布N‑β‑(氨乙基)‑γ‑氨丙基三甲氧基硅烷，紫外光照、退火，得织物基可穿戴整流器。该织物基可穿戴整流器的整流比为609万~661万。

Preparation of a fabric based wearable rectifier

【技术实现步骤摘要】
一种织物基可穿戴整流器的制备方法
本专利技术属于可穿戴
，具体为一种织物基可穿戴整流器的制备方法。
技术介绍
可穿戴设备主要指可直接穿戴在人身上的电子设备,是可以整合到衣服中或类似服装的电子产品。可穿戴技术通过融合材料技术和信息技术，结合大数据平台、移动互联网对人体相关信息进行收集、处理和反馈,成为新的数据流量入口，因此，可穿戴设备势必成为移动互联网时代的新宠。然而,目前市场上存在的可穿戴产品绝大部分以“戴”为主，而“穿”的产品屈指可数。以智能手环、手表、眼镜为主流的可穿戴设备并不是收集数据、传递信息的最佳选择，也不是放置传感器的最佳位置。与之相比，服装作为消费者的刚性需求，具有柔软、舒适、可折叠、长期穿着等无可比拟的优势，更易被消费者所接受，织物基电子器件与服装融合集成式大势所趋。吉小松等发现金属有机络合物Ag-TCNQ的薄膜在STM针尖电场的作用下，当电压达到某一阈值后可以从高阻态跃迁至低阻态。在一定的条件下,在低阻态的保持时间很短,且高低阻态间的转换可以重复。由于它们都是有机材料,根据这种特性,提出了一种新型有机纳米整流器的设想,并成功地制作了输出可控的有机纳米整流器的原型（真空科学与技术，2002年第6期425-428）。俎凤霞等提出了由石墨烯电极和有机噻吩分子相结合构造分子器件的思想，建构了“石墨烯一噻吩分子一石墨烯”结构的分子器件，并运用非平衡态格林函数结合密度泛函理论的方法研究了其电输运特性。系统地分析了电子给体“氨基”和电子受体“硝基”两种取代基的位置对有机噻吩分子电输运的影响．计算表明，有机噻吩二聚物被“氨基”和“硝基”取代后会产生明显的负微分电阻效应和整流效应。进一步对产生这些效应的物理机制进行分析，发现氨基的位置可以调整负微分电阻的强弱，硝基的位置可以改变整流的方向（物理学报，2017年第9期325-332）。潘金波等利用密度泛函理论和非平衡格林函数方法,研究了基于同一分子在不同空间构型下形成的三个不同分子器件的电子输运特性及整流效果。研究表明：旋转中间苯环（键桥-π桥）,能明显改变整流效果,这是因为改变了分子轨道的离域性,这一发现说明通过改变键桥的空间取向能有效地调控分子整流器的整流性质,这对于设计新型分子整流器有重要意义（物理学报，2011年第3期604-609）。郭超等利用密度泛函理论和非平衡格林函数方法,研究了基于同一D-B-A分子在改变端基后形成的4个不同的分子器件的电子输运特性及整流效果。研究表明：端基的改变,能明显影响分子器件的整流效果,这是因为端基能影响分子与电极的耦合程度,从而改变了分子轨道的离域性,进而影响分子的电子输运特性及整流效果。更有趣的是,由于分子轨道HOMO和LUMO随偏压极性不同的非对称移动,导致整流器的整流方向与Aviram和Ratner分子整流器相反（物理学报，2011年第11期590-596）。本专利技术人以分子自组装的方法在金电极表面制备了“2-巯基-5-磺酸基苯并咪唑（MBIS）”的单层有机分子膜,并用掠角反射红外光谱（RAIRS）对其进行了表征.覆盖有MBIS单分子层的金膜表面具有明显的亲水性,其接触角为31.3°,而纯金膜表面的接触角为106.6°。用扫描隧道显微镜（STM）测试了MBIS单分子膜的整流性质,测得在偏压±1V时的整流比为20.6。末端含有磺酸基的MBIS单分子层膜能够忍受真空热蒸发方法蒸镀金属顶电极的冲击,因此容易用通常的热蒸镀方法制备夹层器件。“金/MBIS单层分子膜/银”器件首次测得的整流比为11.8（±2V）,随后20次连续测量显示整流比为6.62～8.95（±2V）。“金/MBIS单层分子膜/铜”器件的整流比约为4（±1V）,整流器件之间有良好的稳定性及重现性（功能材料，2007年第7期1210-1212,1216）。综上所述，可穿戴整流器的研究大多处于理论探索阶段，理论计算模型并未经过实际实验验证，可穿戴整流器的研发尚缺乏理论指导，需要不断积累知识和经验。本领域技术人员的共识是，可穿戴整流器的整流比不仅仅与有机材料种类相关，还取决于器件的结构，需要协同优化有机材料的组分和器件结构，以获得高整流比的可穿戴整流器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种织物基可穿戴整流器的制备方法。本专利技术提出的织物基可穿戴整流器的制备方法，具体步骤如下：1）将5cm×4cm的100克重铜氨纤维布置于真空镀膜机中，在真空度为2×10-3Pa下，在铜氨纤维布上依次蒸镀100~150nm厚的铝、30~50nm厚的3-氨基-4-苯基-1H-吡喃[3,4-c]吡啶-1-酮、30~50nm厚的1-(香豆素-7-亚甲基)-2-甲基咪唑、30~50nm厚的5-(4-羟基苯基)-10,15,20-三(3-氯苯基)卟啉、30~50nm厚的2-(2-硝基苯基)-4-喹唑啉酮、100~150nm厚的铝，得织物基器件；2）将织物基器件置于涂布机上，涂布1~2μm厚的N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷；再置于紫外光辐射试验箱中，在365nm紫外光下，照射15秒，取出；再置于热压印机中，于100℃退火3小时，冷却，得织物基可穿戴整流器；参照文献（复旦学报(自然科学版),2005,44(4):597-600）用函数发生器、数字示波器、万用电表对器件的电性能进行测量，测得织物基可穿戴整流器的整流比为609万~661万。本专利技术制备的织物基可穿戴整流器具有“织物/金属/有机层/金属”结构，其中有机层是四种有机材料逐层真空沉积而成，如果只使用一种有机材料制备有机层，本专利技术提供如下4个技术方案作为对比：（1）将5cm×4cm的100克重铜氨纤维布置于真空镀膜机中，在真空度为2×10-3Pa下，在铜氨纤维布上依次蒸镀100nm厚的铝、30nm厚的3-氨基-4-苯基-1H-吡喃[3,4-c]吡啶-1-酮、100nm厚的铝，得织物基器件；将织物基器件置于涂布机上，涂布1μm厚的N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷；再置于紫外光辐射试验箱中，在365nm紫外光下，照射15秒，取出；再置于热压印机中，于100℃退火3小时，冷却，得织物基有机器件，用函数发生器、数字示波器、万用电表对器件的电性能进行测量，测得织物基有机器件的整流比为1，即器件不具有整流特性。（2）将5cm×4cm的100克重铜氨纤维布置于真空镀膜机中，在真空度为2×10-3Pa下，在铜氨纤维布上依次蒸镀150nm厚的铝、50nm厚的1-(香豆素-7-亚甲基)-2-甲基咪唑、150nm厚的铝，得织物基器件；将织物基器件置于涂布机上，涂布1μm厚的N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷；再置于紫外光辐射试验箱中，在365nm紫外光下，照射15秒，取出；再置于热压印机中，于100℃退火3小时，冷却，得织物基有机器件，用函数发生器、数字示波器、万用电表对器件的电性能进行测量，测得织物基有机器件的整流比为1，即器件不具有整流特性。（3）将5cm×4cm的100克重铜氨纤维布置于真空镀膜机中，在真空度为2×10-3Pa下，在铜氨纤维布上依次蒸镀150nm厚的铝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种织物基可穿戴整流器的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：/n1）将5cm× 4cm的100克重铜氨纤维布置于真空镀膜机中，在真空度为2×10

【技术特征摘要】
1.一种织物基可穿戴整流器的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
1）将5cm×4cm的100克重铜氨纤维布置于真空镀膜机中，在真空度为2×10-3Pa下，在铜氨纤维布上依次蒸镀100~150nm厚的铝、30~50nm厚的3-氨基-4-苯基-1H-吡喃[3,4-c]吡啶-1-酮、30~50nm厚的1-(香豆素-7-亚甲基)-2-甲基咪唑、30~50nm厚的5-(4-羟基苯基)-10,15,20-三(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝碧健，
申请(专利权)人：太仓碧奇新材料研发有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32