3d微电极的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种3d微电极的制备方法，包括以下步骤：(1)制备3d微电极的3d模型；(2)在所述3d模型上浇铸柔性材料，脱模后形成具有空腔的柔性模具，所述柔性模具的所述空腔与所述3d模型能够贴合；(3)对所述柔性模具进行硅烷化处理，然后在所述柔性模具具有所述空腔的一面浇铸柔性材料，脱模后形成柔性3d微电极基底；(4)在所述柔性3d微电极基底上制备导电层，形成3d微电极。本发明专利技术采用3d打印技术和两次倒模的方式，能够制备出超高微柱高度的3d微电极，同时由于使用柔性材料作为基底，形成的3d微电极具备低成本、快速、高精度和柔性的特质，可用于在可穿戴设备上的电化学分析领域。可用于在可穿戴设备上的电化学分析领域。可用于在可穿戴设备上的电化学分析领域。

【技术实现步骤摘要】
3d微电极的制备方法


[0001]本专利技术涉及电极的制备，尤其是涉及一种3d微电极的制备方法。

技术介绍

[0002]电化学研究是利用物质的电化学性质进行表征和测量的分析方法。采用电化学的分析方法不但可以实现自动记录分析结果，而且还有利于对痕量物质的检测，包括葡萄糖、肌氨酸和尿素等，在工业、农业、食品安全等方面应用广泛。
[0003]目前，微柱阵列电极主要是通过复杂的光刻工艺制造的，包括类似LIGA的工艺，碳化在基板上构图的光刻胶以及同质外延生长。Prehn等人已有报道利用光刻，金属化和电沉积技术制造了具有10μm柱高的微柱阵列电极。其次，Sanchez
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Molas等人用溅射和深反应离子刻蚀(DRIE)制备了具有更高微柱(最大125μm)的微柱阵列电极，这种方法显示出更好的清晰度和可重复性。然而，制造过程通常不仅昂贵而且耗时。另外，纵横比和立柱高度都受到光刻工艺的限制。此外，单纯使用3d技术制备电化学检测传感器，则需要购买高昂的3d打印机，且打印传感器的耗费时间长。由于制备高的微柱高度可获得更大的电极表面积，更大的表面积有利于获得更大的响应电流，因此制备具有更高微柱的微柱阵列电极对于开发用于化学和生物物质的低成本和高灵敏度微传感器至关重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种3d微电极的制备方法，能够制备高达500um到2mm的超高微柱阵列电极，具备低成本、快速、高精度和柔性的特质，可用于可穿戴设备领域的电化学分析。
[0005]本专利技术的第一方面，提供一种3d微电极的制备方法，包括以下步骤：
[0006](1)制备3d微电极的3d模型；
[0007](2)在所述3d模型上浇铸柔性材料，脱模后形成具有空腔的柔性模具，所述柔性模具的所述空腔与所述3d模型能够贴合；
[0008](3)对所述柔性模具进行硅烷化处理，然后在所述柔性模具具有所述空腔的一面浇铸柔性材料，脱模后形成柔性3d微电极基底；
[0009](4)在所述柔性3d微电极基底上制备导电层，形成3d微电极。
[0010]根据本专利技术实施例的3d微电极的制备方法，至少具有如下有益效果：
[0011]本专利技术实施例首先利用第一次浇铸柔性材料来复制获取3d微电极的形貌，然后进行硅烷化处理，使柔性模具表面形成一层高分子膜，在第二次浇铸柔性材料后该高分子膜能够使得前后两次的模型分离，本专利技术实施例两次倒模的方式，能够制备出超高微柱高度的3d微电极，同时由于使用柔性材料作为基底，形成的3d微电极具备低成本、快速、高精度和柔性的特质，可用于可穿戴设备领域的电化学分析。
[0012]根据本专利技术的一些实施例，所述柔性材料选自PDMS、PET、聚酰亚胺中的任一种。
[0013]根据本专利技术的一些实施例，所述3d微电极为阵列电极。
[0014]根据本专利技术的一些实施例，所述阵列电极中单个电极的柱高范围为5μm～2mm。
[0015]根据本专利技术的一些实施例，所述阵列电极中的单个电极为圆锥形电极。
[0016]根据本专利技术的一些实施例，所述圆锥形电极的底圆半径为10～100μm，高度为100μm～2mm，圆台形电极之间的距离为100～500μm。
[0017]根据本专利技术的一些实施例，采用3d打印的方式制备3d微电极的3d模型。
[0018]根据本专利技术的一些实施例，步骤(4)中所述导电层为导电金属层或导电聚合物层。
[0019]根据本专利技术的一些实施例，导电层的厚度为150～250μm。
[0020]根据本专利技术的一些实施例，导电金属层的材料包括金、铂、氧化铟锡等。
[0021]根据本专利技术的一些实施例，步骤(4)中采用磁控溅射的工艺制备导电金属层，或涂覆导电聚合物制备导电聚合物层。
[0022]根据本专利技术的一些实施例，所述3d微电极具有基底部分和固定在所述基底部分上的凸起部分，还包括在所述基底部分上制备非导电隔离层的步骤。
[0023]根据本专利技术的一些实施例，所述非导电隔离层的材料选自氮化硅、二氧化硅、不导电聚合物的至少一种。
[0024]根据本专利技术的一些实施例，采用化学气相沉积和剥离技术在所述基底部分上制备非导电隔离层。
附图说明
[0025]下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的说明，其中：
[0026]图1为本专利技术实施例3d微电极的一种结构示意图；
[0027]图2为图1中A部分的局部放大图；
[0028]图3为本专利技术实施例3d微电极的制备过程示意图；
[0029]图4为本专利技术实施例具有非导电隔离层的3d微电极的结构示意图。
[0030]附图标记：3d模型100、PDMS柔性模具200、空腔210、PDMS柔性3d微电极基底300、导电层400、凸起部分510、基底部分520、非导电隔离层600。
具体实施方式
[0031]以下将结合实施例对本专利技术的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本专利技术的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。
[0032]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0033]在本专利技术的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0034]在本专利技术的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、
超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
[0035]本专利技术的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属
技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本专利技术中的具体含义。
[0036]本专利技术的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本专利技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3d微电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备3d微电极的3d模型；(2)在所述3d模型上浇铸柔性材料，脱模后形成具有空腔的柔性模具，所述柔性模具的所述空腔与所述3d模型能够贴合；(3)对所述柔性模具进行硅烷化处理，然后在所述柔性模具具有所述空腔的一面浇铸柔性材料，脱模后形成柔性3d微电极基底；(4)在所述柔性3d微电极基底上制备导电层，形成3d微电极。2.根据权利要求1所述的3d微电极的制备方法，其特征在于，所述柔性材料选自PDMS、PET、聚酰亚胺中的任一种。3.根据权利要求1所述的3d微电极的制备方法，其特征在于，所述3d微电极为阵列电极。4.根据权利要求3所述的3d微电极的制备方法，其特征在于，所述阵列电极中的单个电极为圆台形电极；优选所述圆台形电极的底圆半径为10～100μm，高度为100μm～2mm，圆台形电极之间的距离为100～500μm...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱永刚，陈超湛，陈华英，冉斌，刘波，吕传文，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：