一种制备柔性电子的方法及柔性电子技术

本发明专利技术提供了一种制备柔性电子的方法，包括以下步骤：S1、使用负压法将液态的GaIn液态金属或液态的GaInSn液态金属灌入硅胶管内；S2、将灌有液态金属的硅胶管在低温环境下进行保存，直到结晶凝固；S3、将结晶凝固的液态金属从硅胶管中取出，得到金属丝；S4、使用金属丝构建电路图案，得到目标电路；S5、使用液态硅胶封装目标电路；S6、待液态硅胶固化后，进行加热，使固态的金属丝熔化为液态，得到柔性电子。本发明专利技术还提供了一种柔性电子。本发明专利技术的有益效果是：能够简化液态金属制备柔性电子的制造工艺，提高良品率，降低成本。降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种制备柔性电子的方法及柔性电子


[0001]本专利技术涉及柔性电子，尤其涉及一种制备柔性电子的方法及柔性电子。

技术介绍

[0002]镓基液态金属是目前唯一在室温同时具有金属导电性和流动性的材料，理论上基于液态金属所制备的柔性电子的变形能力只受弹性封装材料的限制，因此液态金属目前已广泛应用于柔性电子制造。
[0003]现阶段基于液态金属制备柔性电子的方法主要有：（1）光刻法：光刻法无法直接制备液态金属柔性电子，但可以通过光刻制备电路模板，结合后续的压印或选择性润湿等方法进行线路的构建；（2） 微通道注入法：微通道法主要利用液态金属的低粘度和流动性好的特点，首先利用光刻等方法在弹性体内部构建一定形态的微通道，然后使用注射器将液态金属注入微通道内，注入微通道所需压力与通道直径成反比；（3）增材制造法：增材制造法是指只在线路所需位置沉积液态金属的方法，喷墨打印是增材制造的一种，但由于液态金属比较大的表面张力难以直接通过传统打印方法进行打印；（4）减材法：减材法是指在液态金属薄膜中去除一部分材料并且只留下所需线路图案的方法，主要包括激光刻蚀和电化学氧化还原。
[0004]光刻法、增材制造法和减材法都无法在弹性体内部构件电路，因而所制备的液态金属柔性电子不具备大应变的能力。微通道注入法制备的柔性电子由于将液态金属封装在弹性体内部，因而能够承受较大应变，但该方法需要使用光刻工艺构建通道，导致工艺繁琐成本较高，并且在注射过程中容易在通道内注入空气，同时由于液态金属大的表面张力无法完整填充通道的直角，导致良品率低，限制其商业应用的推广。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供了一种基于液态金属液-固转换特性制备柔性电子的方法及柔性电子。
[0006]本专利技术提供了一种基于液态金属液-固转换特性制备柔性电子的方法，包括以下步骤：S1、使用负压法将液态的GaIn液态金属或液态的GaInSn液态金属灌入硅胶管内；S2、将灌有液态金属的硅胶管在低温环境下进行保存，直到结晶凝固；S3、将结晶凝固的液态金属从硅胶管中取出，得到金属丝；S4、使用金属丝构建电路图案，得到目标电路；S5、使用液态硅胶封装目标电路；S6、待液态硅胶固化后，进行加热，使固态的金属丝熔化为液态，得到柔性电子。
[0007]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S1中，GaIn液态金属的重量百分比介于0～10%之间，GaInSn液态金属的In的重量百分比介于0～12%之间，GaInSn液态金属的Sn的重量百分比介于0～12%之间。
200℃加热导线两端5～10s使其熔化1～5mm长度，然后将20～50mm长的铜导线一端插入熔化的液态金属，等待2～10min，直至凝固；5. 将液态金属电路置于固态PDMS/Ecoflex等硅胶层上方并使用对应的液态硅胶封装；6. 待硅胶固化后30～200℃温度加热柔性器件1～5 min，使固态金属丝熔化为液态。
[0021]本专利技术还提供了一种柔性电子（例如柔性电路、柔性器件等），采用如上述中任一项所述的制备柔性电子的方法制备得到。
[0022]本专利技术利用液态金属大的过冷度并通过液-固转换方法，该方法无需使用光刻等工艺在弹性体内构建微通道，并且液态金属电路通道不会存在微通道注射引入的气孔等缺陷，填充率大约可达100%。使用该方法制备的柔性电子适应变形能力强，服役过程电性能稳定性高。本专利技术能够简化液态金属制备柔性电子的制造工艺、提高良品率，降低成本。
[0023]本专利技术涉及一种基于液态金属液-固转换特性快速低成本制备柔性电子的方法，无需在弹性体内构建微通道便可将液态金属封装在弹性体内部。该方法在制备液态金属柔性导线、柔性传感器（压力、角度、应变等传感器）、柔性天线等具有较大的竞争优势，并可广泛应用于可穿戴电子设备、智能机器人、医疗器械等领域。
[0024]以上内容是结合具体的优选实施方式对本专利技术所作的进一步详细说明，不能认定本专利技术的具体实施只局限于这些说明。对于本专利技术所属
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备柔性电子的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、使用负压法将液态的GaIn液态金属或液态的GaInSn液态金属灌入硅胶管内；S2、将灌有液态金属的硅胶管在低温环境下进行保存，直到结晶凝固；S3、将结晶凝固的液态金属从硅胶管中取出，得到金属丝；S4、使用金属丝构建电路图案，得到目标电路；S5、使用液态硅胶封装目标电路；S6、待液态硅胶固化后，进行加热，使固态的金属丝熔化为液态，得到柔性电子。2.根据权利要求1所述的制备柔性电子的方法，其特征在于：在步骤S1中，GaIn液态金属的重量百分比介于0～10%之间，GaInSn液态金属的In的重量百分比介于0～12%之间，GaInSn液态金属的Sn的重量百分比介于0～12%之间。3.根据权利要求1所述的制备柔性电子的方法，其特征在于：在步骤S2中，将灌有液态金属的硅胶管在0℃～-196℃环境下，保存1～30分钟。4.根据权利要求1所述的制备柔性电子的方法，其特征在于：在步骤S3中，在温度低于16.8℃的环境中将凝固态的液态金属从硅胶管中取出，取出方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：马星，李国强，刘志远，张铭扬，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：