一种柔性可拉伸多功能电子器件及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种柔性可拉伸多功能电子器件及其制备方法，将导电材料通过丝网印刷的方式转移至纸张上形成导电层，然后将模具固定在所述导电层上，将聚合物溶液滴加至所述模具中形成聚合物薄膜，将聚合物薄膜从纸张上剥离，得到柔性可拉伸多功能电子器件。本发明专利技术在丝网印刷阶段以纸张基底，纸张具有良好的吸附油墨的能力，对油墨印刷适性要求较低。本发明专利技术最终制备的柔性可拉伸多功能电子器件所用的基底为苯乙烯与2

【技术实现步骤摘要】
一种柔性可拉伸多功能电子器件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及柔性电子器件
，具体而言，涉及一种柔性可拉伸多功能电子器件及其制备方法。
[0002]
技术介绍

[0003]随着物联网的快速发展，柔性可穿戴电子设备引起了人们的广泛关注，包括导体、传感器、加热器以及能源器件等。其中导体作为可穿戴电子的基本组成部分，已经广泛的应用于发光器件，传感器件和能源器件上，并能够进一步作为应力传感器和加热器。应力传感器作为一种监测设备能够运用于人体健康监测，人体运动监测，电子皮肤以及人机交互等领域。而加热器在热疗，除雾，关节疼痛缓解以及热致变色领域有广泛的应用前景。目前，电子设备正朝着小型化，轻型化，智能化以及多功能化方向发展。电子设备的多功能化有利于减少生产成本，节约空间。由于可拉伸导体，电阻式应力传感器以及加热器具有相似的设备结构，而且导体与加热器的性能取决于电子器件的电导率，而高的电导率有利于提高电阻式应力传感器的灵敏度，这为制备同时具备导体功能，传感功能以及加热功能的多功能电子设备提供了现实的基础。在制备导体或应力传感器或加热器的诸多方法中，丝网印刷是一种更为成熟的工业化技术，其操作简单，生产成本低，能够满足快速大批量生产的需求。由于常用的弹性体（聚二甲基硅氧烷，Ecoflex等）表面能较低，导电油墨印刷到弹性体上形成的导电层与弹性体基底间的黏附力差，无法承受较大的拉伸应力。而通过结合丝网印刷的转移印刷方式可以将导电层嵌入弹性体基底里面，提升导电层与基底间的黏附力，从而能够制备得到高性能的柔性可拉伸多功能电子器件。
[0004]
技术实现思路

[0005]为解决上述缺陷，本专利技术提供了一种柔性可拉伸多功能电子器件及其制备方法，本专利技术获得的以苯乙烯与2
‑
甲基
‑
1,3
‑
丁二烯的聚合物薄膜作为弹性体基底的多功能电子器件具有良好的机械性能。
[0006]第一方面，一种柔性可拉伸多功能电子器件的制备方法，所述制备方法将导电材料通过丝网印刷的方式转移至纸张上形成导电层，然后将模具固定在所述导电层上，将聚合物溶液滴加至所述模具中形成聚合物薄膜，将聚合物薄膜从纸张上剥离，得到柔性可拉伸多功能电子器件。
[0007]优选地，所述柔性可拉伸多功能电子器件的制备方法包括以下步骤：1）配制分枝状结构纳米银导电油墨：将苯乙烯与2
‑
甲基
‑
1,3
‑
丁二烯的聚合物溶解在二甲苯溶液中得到第一聚合物溶液，将分枝状结构纳米银、第一聚合物溶液、以及分散剂混合均匀，得到分枝状结构纳米银导电油墨；2）配制第二聚合物溶液；将苯乙烯与2
‑
甲基
‑
1,3
‑
丁二烯的聚合物溶解在二甲苯溶液中，得到第二聚合物溶液；3）制备柔性可拉伸多功能电子器件：将分枝
状结构纳米银油墨通过丝网印刷的方式转移至纸张上形成导电层，干燥，然后将模具固定在导电层上，将第二聚合物溶液滴加至模具中，静置，将聚合物薄膜从纸张上剥离，得到柔性可拉伸多功能电子器件。
[0008]优选地，在步骤1）中，所述苯乙烯与2
‑
甲基
‑
1,3
‑
丁二烯的聚合物的重量与所述二甲苯溶液的体积比为g：mL=1.25：（8
‑
12）。
[0009]优选地，在步骤1）中，所述分枝状结构纳米银、所述第一聚合物溶液与所述分散剂的质量比为（30
‑
40）：（58
‑
68）：2。
[0010]优选地，在步骤2）中，所述苯乙烯与2
‑
甲基
‑
1,3
‑
丁二烯的聚合物的重量与所述二甲苯溶液的体积比为g：mL=（4
‑
8）：10。
[0011]优选地，在步骤3）中，所述干燥的温度为70
‑
100℃，所述干燥的时间为8
‑
20min；所述静置的时间为10
‑
24h。
[0012]优选地，在步骤3）中，所述导电层具有呈矩形的图案。
[0013]优选地，在步骤3）中，所述导电层具有线宽分别为1 pt.、2 pt.和3 pt.的蜂窝形图案。
[0014]优选地，在步骤3）中，印刷在纸张上的所述导电层的电导率为3
ꢀ×ꢀ
10
5 S m
‑
1 ‑ꢀ5ꢀ×ꢀ
10
5 S m
‑1。
[0015]优选地，在步骤3）中，所述聚合物薄膜的厚度为600
‑
800 μm，断裂伸长率可达到1450
‑
1600 %。
[0016]优选地，所述柔性可拉伸多功能电子器件的制备方法还包括合成分枝状结构纳米银的步骤，所述合成分枝状结构纳米银的步骤包括以下过程：取硝酸银溶解到去离子水中得到溶液A，取羟胺溶液溶于去离子水中得到溶液B，将溶液A和溶液B同时逐滴加入到反应器中即可得到分枝状结构纳米银；其中，硝酸银的重量与羟胺溶液的体积比例为g：μL=0.51：（650
‑
750）。
[0017]第二方面，一种由如上述所述的的制备方法获得的柔性可拉伸多功能电子器件。
[0018]优选地，所述柔性可拉伸多功能电子器件作为应力传感器的应力工作范围在275%
‑
500%。
[0019]优选地，所述柔性可拉伸多功能电子器件作为加热器在3 V直流电压的加载下，其可加热到的温度范围为115.3
ꢀ°
C
‑
146.6
ꢀ°
C。
[0020]综上所述，本专利技术提供一种柔性可拉伸多功能电子器件及其制备方法，本专利技术的有益效果是：由于苯乙烯与2
‑
甲基
‑
1,3
‑
丁二烯的聚合物具有优异的成膜性能，将其作为粘结料配制得到的导电油墨也具备良好的成膜性。其固化得到的苯乙烯与2
‑
甲基
‑
1,3
‑
丁二烯的聚合物薄膜具有极高的断裂伸长率以及良好的回弹性，因此以苯乙烯与2
‑
甲基
‑
1,3
‑
丁二烯的聚合物薄膜作为弹性体基底的多功能电子器件具有良好的机械性能。
[0021]进一步地，本专利技术在丝网印刷阶段所用基底为纸张，其具有良好的吸附油墨的能力，对油墨印刷适性要求较低。最终制备的柔性可拉伸多功能电子器件所用的基底为苯乙烯与2
‑
甲基
‑
1,3
‑
丁二烯的聚合物薄膜，其具有极大的断裂伸长率和良好的回弹性。
[0022]进一步地，本专利技术所制备得到的导电层形状为矩形的多功能电子器件在500%的应力下仍然能够保持电路的导通，其作为应力传感器时的工作应力范围可达到500%，最大灵
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性可拉伸多功能电子器件的制备方法，其特征在于，将导电材料通过丝网印刷的方式转移至纸张上形成导电层，然后将模具固定在所述导电层上，将聚合物溶液滴加至所述模具中形成聚合物薄膜，将聚合物薄膜从纸张上剥离，得到柔性可拉伸多功能电子器件。2.根据权利要求1所述的柔性可拉伸多功能电子器件的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：1）配制分枝状结构纳米银导电油墨：将苯乙烯与2
‑
甲基
‑
1,3
‑
丁二烯的聚合物溶解在二甲苯溶液中得到第一聚合物溶液，将分枝状结构纳米银、第一聚合物溶液、以及分散剂混合均匀，得到分枝状结构纳米银导电油墨；2）配制第二聚合物溶液；将苯乙烯与2
‑
甲基
‑
1,3
‑
丁二烯的聚合物溶解在二甲苯溶液中，得到第二聚合物溶液；3）制备柔性可拉伸多功能电子器件：将分枝状结构纳米银油墨通过丝网印刷的方式转移至纸张上形成导电层，干燥，然后将模具固定在导电层上，将第二聚合物溶液滴加至模具中，静置，将聚合物薄膜从纸张上剥离，得到柔性可拉伸多功能电子器件。3.根据权利要求2所述的柔性可拉伸多功能电子器件的制备方法，其特征在于，在步骤1）中，所述苯乙烯与2
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甲基
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1,3
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丁二烯的聚合物的重量与所述二甲苯溶液的体积比为g：mL=1.25：（8
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12）。4.根据权利要求2所述的柔性可拉伸多功能电子器件的制备方法，其特征在于，在步骤1）中，所述分枝状结构纳米银、所述第一聚合物溶液与所述分散剂的质量比为（30...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴伟，田彬，余功合，鹿珠，
申请(专利权)人：深圳鸿德汇科技有限公司，
类型：发明
国别省市：