一种高电导效率的自然仿生学脉网状电极制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高电导效率的自然仿生学脉网状电极制备方法，包括：步骤1，制造与预设叶片对应的叶脉芯片，将所述预设叶片的脉路微结构转录到所述叶脉芯片；步骤2，对所述叶脉芯片的所述脉路微结构内填充导电流体；步骤3，在所述导电流体凝固后形成网状电极层。通过将预设叶片的脉路微结构转录到所述叶脉芯片，使得可以将叶脉的结构高保真的转移到叶脉芯片上，采用转录而无需对叶片进行处理，可以将脉路微结构对应的叶脉的横截面、脉管深度等完全转移到叶脉芯片，保真度得到大幅度提升，更加接近实际的叶脉结构，使得通过填充导电流体凝固获得的网状电极层具有更高的导电效率。

【技术实现步骤摘要】
一种高电导效率的自然仿生学脉网状电极制备方法
本专利技术涉及叶脉仿生
，特别是涉及一种高电导效率的自然仿生学脉网状电极制备方法。
技术介绍
自然仿生学工程是国际学术界的前沿领域。叶片/叶脉仿生学工程在关系国计民生的众多重要领域有潜在应用价值，包括弱噪音微电子元器件，高效率热传导，耐用型风力涡轮，绿色能源等。最近的研究成果发现，通过仿造叶脉结构而制造的微脉管型微电路网络表现出优越性能，不但具备极低的电阻，甚至在效率方面要远超过现存的任何一种光/电流传输电路系统，意味着仿叶脉微电路芯片在(可弯曲的)显示器、智能传感器、发光二极管、光电转换器、太阳能电池等领域有着广阔的研究前景。在工艺的方法学方面，现有的研究首先通过化学腐蚀将白玉兰植物(WhiteJadeOrchidTree)的叶片去掉叶片软组织，而得到叶脉结构。叶脉又被用为光刻掩模，紫外曝光预先旋涂阳性光刻胶的基片，洗涤后，得到与叶脉相同平面几何结构的微脉形状，最后通过金属沉积、烘焙、剥离技术得到微脉形状的电路网。现有技术所制造的微脉管，仍然无法将真实叶脉的横截面、脉管深度、脉管表面的二级微结构，高保真的将拷贝于芯片之中，无法满足高保真微脉仿生学微电路的方法。与真实叶片叶脉相比较，只是对真实树叶脉管的半模拟，失去了保真度。由此可见，上述方法所制造的微电路芯片因为它所制造的每条微电路管的深度已由光刻胶的旋涂厚度所决定，所以每条仿生的脉管电路不但深度相同，且因为光刻法的局限性，它们的横截面会趋向于(长)方形。实际叶片的叶脉每条微脉管的深度并不相同，都有自身特有的尺寸。另外，真实叶脉每条脉管的横截面为半(椭)圆形、并非(长)方形。最重要的，真实叶脉的每条微脉管的表面呈现出非常复杂地二级、三级微结构，而这些微结构同样无法保真的体现于上述的叶片仿生学电路中。另外，网版印刷作为一种传统的印刷技术，也得到了广泛的应用，如太阳能电池、柔性电路板、电子标签等制造工艺。但是在制作微电极方面仍然无法实现高保真自然法生学微纳电极结构的获得。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种高电导效率的自然仿生学脉网状电极制备方法，获得仿生学脉网状电极保真程度更高，导电率更高。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种高电导效率的自然仿生学脉网状电极制备方法，包括：步骤1，制造与预设叶片对应的叶脉芯片，将所述预设叶片的脉路微结构转录到所述叶脉芯片；步骤2，对所述叶脉芯片的所述脉路微结构内填充导电流体；步骤3，在所述导电流体凝固后形成网状电极层。其中，所述步骤1包括：以所述预设叶片制作不可逆叶脉芯片模板，或以所述不可逆叶脉芯片模板制作可逆封合的叶脉芯片，或根据默里定律几何构型法则中所有分级脉管直径立方之和为恒定值的原理，通过绘制并加工与所述预设叶片相应的网状几何结构制作所述叶脉芯片。其中，以所述预设叶片制作不可逆叶脉芯片模板，包括：将所述预设叶片粘贴到第一基片；向所述预设叶片的正面设置预设厚度的液态硅胶层；在所述液态硅胶层凝固之后，将所述液态硅胶层与所述预设叶片分离；将所述液态硅胶层的与所述第一基片的接触面与第二基片连接，形成所述不可逆叶脉芯片模板。其中，所述液态硅胶层中PDMS与硅胶主体的重量比例为1:20～1:25。其中，所述将所述预设叶片粘贴到第一基片为通过双面胶或胶水将所述预仿生的叶片粘贴到第一基片。其中，以所述不可逆叶脉芯片模板制作可逆封合的叶脉芯片包括：将不可逆叶脉芯片模板的所述液态硅胶层与第三基片键合或通过夹具将所述液态硅胶层与所述第三基片连接，在所述液态硅胶层中与所述预设叶片对应面与所述基片贴合形成管道，通过在所述管道中填充所述导电流体形成所述网状电极层。其中，通过绘制并加工与所述预设叶片相应的网状几何结构制作所述叶脉芯片，包括：通过图片处理软件绘制与所述预设叶片对应的网状几何结构；通过光刻法、数控机床加工、软刻法、3d打印或者激光雕刻在预设微芯片中雕刻处与所述网状几何机构对应的微流控管道，获得所述叶脉芯片，通过在微流控管道中填充所述导电流体构建导电网状结构。其中，所述网状电极层为液态金属导电层，或SU8光刻胶碳化形成的电极层，或导电凝胶导电层，或银氨反应获得的电极层。其中，所述从所述叶脉芯片中取出所述网状电极层包括：将所述液态硅胶层与所述基片在偶联剂键合之后进行加热，实现所述液态硅胶层与所述基片的分离。其中，所述第三基片为塑料基片或陶瓷基片。本专利技术实施例所提供的高电导效率的自然仿生学脉网状电极制备方法，与现有技术相比，具有以下优点：本专利技术实施例提供的高电导效率的自然仿生学脉网状电极制备方法，通过将预设叶片的脉路微结构转录到所述叶脉芯片，使得可以将叶脉的结构高保真的转移到叶脉芯片上，采用转录而无需对叶片进行处理，可以将脉路微结构对应的叶脉的横截面、脉管深度等完全转移到叶脉芯片，保真度得到大幅度提升，更加接近实际的叶脉结构，使得通过填充导电流体凝固获得的网状电极层具有更高的导电效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的高电导效率的自然仿生学脉网状电极制备方法的一个实施例中的步骤流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参考图1，图1为本专利技术提供的高电导效率的自然仿生学脉网状电极制备方法的一个实施例中的步骤流程示意图。在一种具体实施方式中，所述高电导效率的自然仿生学脉网状电极制备方法，包括：步骤1，制造与预设叶片对应的叶脉芯片，将所述预设叶片的脉路微结构转录到所述叶脉芯片；步骤2，对所述叶脉芯片的所述脉路微结构内填充导电流体；步骤3，在所述导电流体凝固后形成网状电极层。通过将预设叶片的脉路微结构转录到所述叶脉芯片，使得可以将叶脉的结构高保真的转移到叶脉芯片上，采用转录而无需对叶片进行处理，可以将脉路微结构对应的叶脉的横截面、脉管深度等完全转移到叶脉芯片，保真度得到大幅度提升，更加接近实际的叶脉结构，使得通过填充导电流体凝固获得的网状电极层具有更高的导电效率。本专利技术中对于叶脉芯片的制作工艺不做限定，一般所述步骤1包括：以所述预设叶片制作不可逆叶脉芯片模板，或以所述不可逆叶脉芯片模板制作可逆封合的叶脉芯片，或根据默里定律几何构型法则中所有分级脉管直径立方之和为恒定值的原理，通过绘制并加工与所述预本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高电导效率的自然仿生学脉网状电极制备方法，其特征在于，包括：/n步骤1，制造与预设叶片对应的叶脉芯片，将所述预设叶片的脉路微结构转录到所述叶脉芯片；/n步骤2，对所述叶脉芯片的所述脉路微结构内填充导电流体；/n步骤3，在所述导电流体凝固后形成网状电极层。/n

【技术特征摘要】
1.一种高电导效率的自然仿生学脉网状电极制备方法，其特征在于，包括：
步骤1，制造与预设叶片对应的叶脉芯片，将所述预设叶片的脉路微结构转录到所述叶脉芯片；
步骤2，对所述叶脉芯片的所述脉路微结构内填充导电流体；
步骤3，在所述导电流体凝固后形成网状电极层。


2.如权利要求1所述高电导效率的自然仿生学脉网状电极制备方法，其特征在于，所述步骤1包括：
以所述预设叶片制作不可逆叶脉芯片模板，或以所述不可逆叶脉芯片模板制作可逆封合的叶脉芯片，或根据默里定律几何构型法则中所有分级脉管直径立方之和为恒定值的原理，通过绘制并加工与所述预设叶片相应的网状几何结构制作所述叶脉芯片。


3.如权利要求2所述高电导效率的自然仿生学脉网状电极制备方法，其特征在于，以所述预设叶片制作不可逆叶脉芯片模板，包括：
将所述预设叶片粘贴到第一基片；
向所述预设叶片的正面设置预设厚度的液态硅胶层；
在所述液态硅胶层凝固之后，将所述液态硅胶层与所述预设叶片分离；
将所述液态硅胶层与所述第一基片的接触面与第二基片连接，形成所述不可逆叶脉芯片模板。


4.如权利要求3所述高电导效率的自然仿生学脉网状电极制备方法，其特征在于，所述液态硅胶层中PDMS与硅胶主体的重量比例为1:20～1:25。


5.如权利要求4所述高电导效率的自然仿生学脉网状电极制备方法，其特征在于，所述将所述预设叶片粘贴到第一基片为通过双面胶或胶水将所述预仿生的叶片粘贴到第一基片。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴文明，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22