利用喷墨打印构筑模板法制备功能材料图案的方法技术

本发明专利技术提供一种利用喷墨打印构筑模板法制备功能材料图案的方法，其包括以下步骤：S1、制备水溶性喷墨打印用水溶性墨水；S2、制备溶液粘度高且表面张力优良的水溶性模板，将水溶性模板作为喷墨打印的透明基材；S3、制备透明电极或电路图案。本发明专利技术利用喷墨打印模板法制备了透明电极和电路图案，在透明基材上打印水溶性图案，通过热蒸镀或溅射方法形成导电金属层，经简单水洗就可以去除模板得到透明电极或电路，清洗液经过滤后可以回收之前水洗去除的金属，而滤液也可以再次用于喷墨打印制备模板，进一步降低了材料的消耗，并且有利于环境保护。

【技术实现步骤摘要】
利用喷墨打印构筑模板法制备功能材料图案的方法
本专利技术涉及喷墨打印领域，具体地涉及一种利用喷墨打印构筑模板法制备功能材料图案的方法。
技术介绍
基于半导体高分子功能材料的新型光电器件因其兼容性好、成本低、加工处理方便等特点逐渐走入人们的视野.加工集成高性能高分子光电器件需要用到可控图案化技术，这也将成为未来物联网、光通信、智能社会的基础核心技术.近年来，许多致力于此方面的研究取得了重要的成果，功能材料的图案化日益引起了人们的广泛关注。现在的功能材料制备方法一般有以下几种：①目前大规模应用的是光刻法，但是光刻法存在着严重的资源浪费和环境污染，已经渐渐不再适合大规模使用。②新兴的喷墨打印构筑法比较有应用前景，但是调配墨水麻烦，一般需要后处理，而且材料的性能有待提高，因此现有的喷墨打印还需要进一步对墨水、材料性能及工艺进行调控，从而提高整个喷墨打印构筑法得到的图案的性能并简化相应的步骤。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用喷墨打印构筑模板法制备功能材料图案的方法，其以喷墨打印构筑水溶性模板代替光刻模板制备大面积高性能功能材料图案，实现节约资源和避免环境污染，并且进一步简化了墨水调配的工艺，使整个流程简单易操作，并且得到的功能图案的性能大大提高，适合大规模推广。具体地，本专利技术提供一种利用喷墨打印构筑模板法制备功能材料图案的方法，其包括以下步骤：S1、制备水溶性喷墨打印用水溶性墨水；S2、制备溶液粘度高且表面张力优良的水溶性模板，将所述水溶性模板作为喷墨打印的透明基材；S3、制备透明电极或电路图案：利用喷墨打印法将步骤S1得到的水溶性墨水喷墨打印在步骤S2得到的透明基材表面形成水溶性牺牲层，然后通过蒸发沉积法在水溶性牺牲层的印刷表面沉积形成导电金属层，之后对整个透明基材进行水洗，去除导电金属层之外的透明基材部分得到功能材料图案，所述功能材料团案为透明电极或电路图案。优选地，步骤S1中水溶性墨水为水溶性聚丙烯酸、乙醇或二甲基甲酰胺。优选地，水溶性聚丙烯酸的浓度为8-16％。优选地，步骤S1中还可以利用热蒸镀或溅射方法在水溶性牺牲层的印刷表面沉积形成导电金属层。优选地，步骤S3中，通过在喷墨打印过程中改变像素间距，能够制备出点状、珠状、波浪线和均匀线的功能材料图案。优选地，步骤S3中，用喷墨打印的点状水溶性牺牲层能够得到网状金属图案，通过在喷墨打印过程中改变相邻点之间的像素间距，能够控制所制备的金属图案的导电性和透射率。优选地，本专利技术还提供一种制备包含有上述功能材料图案的电致发光显示器、应变传感器或三维开关的方法，具体为：根据需要利用步骤S1至步骤S3制备电致发光显示、应变传感器或三维开关的多种高分辨率电路图案，得到电致发光显示器、应变传感器和三维开关。优选地，步骤S4中制备多种高分辨率金属图形具体包括以下子步骤：S41、制备第一个金属图案；S42、在第一个金属图案表面涂覆聚酯绝缘层；S43、在聚酯绝缘层表面制作第二种金属图案；S44、重复步骤S42和步骤S43的过程，制作出多种金属图案。优选地，制备应变传感器的具体方法为：利用喷墨打印水溶性牺牲层制作梳状金属图案，将碳纳米管覆盖在梳状金属图案上形成应变传感器。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术利用喷墨打印模板法制备了透明电极和电路图案，在透明基材上打印水溶性图案，通过蒸发沉积法、热蒸镀或溅射方法形成导电金属层，经简单水洗就可以去除模板得到透明电极或电路，清洗液经过滤后可以回收之前水洗去除的金属，而滤液也可以再次用于喷墨打印制备模板，进一步降低了材料的消耗，并且有利于环境保护。(2)本专利技术利用喷墨打印模板法在不同基材上制备了亲疏水图案和结构。并且在亲水基材上打印水溶性图案，表面用疏水的有机分子或聚合物处理得到疏水区，洗去水溶性部分，即得到疏水图案；在较疏水基材上，打印水溶性模板图案，经氧等离子体将非模板区亲水化处理，再洗去水溶性分子得到疏水区，即制备得到疏水图案。(3)本专利技术在喷墨打印模板法的打印过程中，利用高精度喷墨打印工艺将喷墨打印精度提升至纳米级别，可以有效实现纳米间隔的模板，从而制备纳米级高精度功能材料图案。附图说明图1为本专利技术的流程示意图；图2为本专利技术实施例中的用喷墨打印的水溶性牺牲层制作高分辨率金属图案的过程示意图；图3为本专利技术实施例中制备的点状、珠状、波浪线和均匀线的功能材料图案示意图；图4为本专利技术实施例中用去离子水冲洗沉积表面后的金属图案示意图；图5为本专利技术实施例中用喷墨打印的点状水溶性牺牲层得到网状金属图案的示意图；图6为本专利技术实施例中制备了ICCAS标签作为电致发光显示器的示意图；以及图7为本专利技术实施例中使用喷墨印刷线水溶性牺牲层获得梳状金属图案示意图。具体实施方式以下，将参照附图以及具体实施例对本专利技术的实施方式进行说明。具体地，本专利技术提供一种利用喷墨打印构筑模板法制备功能材料图案的方法，其包括以下步骤：S1、制备水溶性喷墨打印用水溶性墨水；S2、制备溶液粘度高且表面张力优良的水溶性模板，将水溶性模板作为喷墨打印的透明基材；S3、制备透明电极或电路图案：利用喷墨打印法将步骤S1得到的水溶性墨水喷墨打印在步骤S2得到的透明基材表面形成水溶性牺牲层，然后通过蒸发沉积法在水溶性牺牲层的印刷表面沉积形成导电金属层，之后对整个透明基材进行水洗，去除导电金属层之外的透明基材部分得到功能材料图案，功能材料团案为透明电极或电路图案。本专利技术在利用喷墨打印模板法的过程中，使用的水溶性聚合物墨水，根据不同的应用需求，可以将喷墨打印模板墨水中的材料替换成其他溶剂可去除材料，或者，光、热及其他刻蚀方式的可去除材料，作为喷墨打印墨水制备喷墨打印基板，后续采用对应去处方式去处基板部位，从而制备需要的功能材料图案。本专利技术利用喷墨打印模板法制备功能材料图案过程中，除了利用蒸镀功能材料的方式，还可以使用喷涂或涂布的方式，将功能材料实现在带有水溶性模板层的表面上，进一步通过水洗去处水溶性模板部位，从而制备功能材料图案。下面结合附图及具体实例对本专利技术的整个流程进行进一步说明：图2显示了用喷墨打印的水溶性牺牲层制作高分辨率金属图案的过程。首先，采用水溶性聚丙烯酸(PAA)墨水在PET表面喷墨打印水溶性牺牲层。其次，利用蒸发沉积法在喷墨印刷表面沉积金属层。然后用去离子水冲洗沉积表面，同时去除沉积在水溶性牺牲层上的金属层。最后，冲洗掉金属层后，剩下的结构在PET表面生成高分辨率的金属图案，从而形成需要的电极或电路。清洗液经过滤可以回收去除的金属，而滤液也可以再次用于喷墨打印制备模板。然后，用得到的电极电路制备了一些电子器件。利用喷墨打印的水溶性牺牲层制作高分辨率金属图案：首先，将水溶性牺牲层用PAA油墨在聚乙二醇对苯二甲酸酯(P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用喷墨打印构筑模板法制备功能材料图案的方法，其特征在于：其包括以下步骤：/nS1、制备水溶性喷墨打印用水溶性墨水；/nS2、制备溶液粘度高且表面张力优良的水溶性模板，将所述水溶性模板作为喷墨打印的透明基材；/nS3、制备透明电极或电路图案：利用喷墨打印法将步骤S1得到的水溶性墨水喷墨打印在步骤S2得到的透明基材表面形成水溶性牺牲层，然后通过蒸发沉积法在水溶性牺牲层的印刷表面沉积形成导电金属层，之后对整个透明基材进行水洗，去除导电金属层之外的透明基材部分得到功能材料图案，所述功能材料团案为透明电极或电路图案。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用喷墨打印构筑模板法制备功能材料图案的方法，其特征在于：其包括以下步骤：
S1、制备水溶性喷墨打印用水溶性墨水；
S2、制备溶液粘度高且表面张力优良的水溶性模板，将所述水溶性模板作为喷墨打印的透明基材；
S3、制备透明电极或电路图案：利用喷墨打印法将步骤S1得到的水溶性墨水喷墨打印在步骤S2得到的透明基材表面形成水溶性牺牲层，然后通过蒸发沉积法在水溶性牺牲层的印刷表面沉积形成导电金属层，之后对整个透明基材进行水洗，去除导电金属层之外的透明基材部分得到功能材料图案，所述功能材料团案为透明电极或电路图案。


2.根据权利要求1所述的利用喷墨打印构筑模板法制备功能材料图案的方法，其特征在于：步骤S1中水溶性墨水为水溶性聚丙烯酸、乙醇或二甲基甲酰胺。


3.根据权利要求1所述的利用喷墨打印构筑模板法制备功能材料图案的方法，其特征在于：水溶性聚丙烯酸的浓度为8-16％。


4.根据权利要求1所述的利用喷墨打印构筑模板法制备功能材料图案的方法，其特征在于：步骤S1中还可以利用热蒸镀或溅射方法在水溶性牺牲层的印刷表面沉积形成导电金属层。


5.根据权利要求1所述的利用喷墨打印构筑模板法制备功能材料图案的方法，其特征在于：步骤S3中，通过在喷墨打印过程中改变像素间距，能够制备出点状...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙加振，陈晨，张洋，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东;37