银纳米线在粗糙衬底上的图案化方法、以及具有银纳米线图案的柔性导电材料和应用技术

本发明专利技术公开了一种银纳米线在粗糙衬底上的图案化方法、以及柔性电极弹性材料和应用，属于柔性电极技术领域。这种图案化方法，包括：将银纳米线分散液涂覆于粗糙衬底表面，干燥后形成银纳米线膜；在银纳米线膜上涂覆光固化树脂，利用掩模覆盖进行曝光；揭开掩模，使位于曝光区域的紧密连接体从粗糙衬底上脱落，得到具有银纳米线图案的粗糙衬底。该方法能够实现在砂纸这类粗糙衬底上形成精细的银纳米线图案，方法简便、无刻蚀、成本低，且绿色环保、对环境友好。通过转印工艺制得的柔性导电材料可应用于可拉伸导体、传感器、穿戴式电子器件领域，应用前景广阔。用前景广阔。用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
银纳米线在粗糙衬底上的图案化方法、以及具有银纳米线图案的柔性导电材料和应用


[0001]本专利技术属于柔性电极
，具体涉及一种银纳米线在粗糙衬底上的图案化方法、以及柔性电极弹性材料和应用。

技术介绍

[0002]物联网时代是一个万物互连的世界。柔性、轻薄、轻质、可折叠和贴合人体的可穿戴电子设备将成为连接人与物交互的桥梁。设备互连的导线和电极是任何电子设备的关键组成部分。然而，传统形态的电路和导电材料不适合柔性的可穿戴应用。一些低维纳米材料、导电聚合物和导电薄膜的新策略(包括蛇形、波浪形和平面外设计)已被应用于柔性电子产品的制造，以满足可穿戴电子产品对柔性、可弯曲和可拉伸电子的要求。与其他候选材料相比，银纳米线因其优异的导电/导热性、高机械强度、柔韧性和生物相容性而被认为是一种很有前途的柔性电子构件。
[0003]图形化银纳米线是实现电气布局必不可少的过程，例如触摸面板上的透明导电图案和为了增强弹性电极可延展性的蛇形图案设计。工业界和学术界已经开发了多种方法来实现银纳米线网络的图案，包括光刻、激光烧蚀、印刷、真空过滤、界面粘附性调制、润湿
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去润湿组装等技术。
[0004]具有表面微结构的粗糙导电膜在可拉伸导体、压力传感器、超级电容、摩擦电纳米发电机、显示器和应变传感器等柔性式穿戴器件的应用中具有优异的性能。然而，现有技术中银纳米线图案化方法通常在平坦光滑的表面上进行，目前还没有在粗糙的衬底上用已知的图案化方法来实现银纳米线的图案化的研究被报道。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一目的在于提出一种银纳米线在粗糙衬底上的图案化方法，该方法能够实现在砂纸这类粗糙衬底上形成精细的银纳米线图案，方法简便、无刻蚀、成本低，且绿色环保、对环境友好。
[0006]本专利技术的第二目的在于提出一种具有银纳米线图案的柔性导电材料和应用，这种柔性导电材料是利用转印工艺处理上述方法得到的具有银纳米线图案的粗糙衬底制得的，有助于实现电子皮肤的穿戴式应用、以及各类传感器的制备，有广阔的应用前景。
[0007]本专利技术通过以下技术方案实现：
[0008]一种银纳米线在粗糙衬底上的图案化方法，其包括：
[0009]将银纳米线分散液涂覆于粗糙衬底表面，干燥后形成银纳米线膜；
[0010]在银纳米线膜上涂覆光固化树脂，利用掩模覆盖进行曝光，位于曝光区域的光固化树脂与银纳米线形成紧密连接体；
[0011]揭开掩模，使位于曝光区域的紧密连接体从粗糙衬底上脱落，得到具有银纳米线图案的粗糙衬底。
[0012]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述掩模为柔性塑料衬底，所述掩模具有疏水表面或亲水表面。
[0013]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述掩模具有疏水表面时，揭开掩模后使紧密连接体从粗糙衬底上脱落的方法包括：将粗糙衬底置于乙醇溶液中浸泡5～10min。
[0014]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述掩模具有亲水表面时，在揭开掩模的过程中带动紧密连接体从粗糙衬底上脱落。
[0015]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，在揭开掩模后，还包括用乙醇溶液洗涤未曝光区域中的光固化树脂的步骤。
[0016]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述光固化树脂包括丙烯酸酯体系的改性树脂、环氧树脂体系的改性树脂。
[0017]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述曝光过程包括：用紫外光照射2～5秒进行固化，紫外光的波长为340～380nm，功率为39～45mW/cm2。
[0018]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，在形成银纳米线膜过程中干燥的温度为100～130℃。
[0019]一种具有银纳米线图案的柔性导电材料，其通过在具有银纳米线图案的粗糙衬底表面涂覆弹性材料进行转印所得，其中，具有银纳米线图案的粗糙衬底是由上述图案化方法制备。
[0020]一种上述柔性导电材料在可拉伸导体、传感器、穿戴式电子器件领域中的应用。
[0021]与现有技术相比，本专利技术至少具有如下技术效果：
[0022]本申请提供的这种银纳米线在粗糙衬底上的图案化方法，采用如砂纸、树叶等粗糙衬底，在其上形成银纳米线膜后，由于光固化树脂在短曝光时间下无法实现与粗糙衬底的良好粘附，很容易采用一些如乙醇浸泡、撕扯亲水性掩模等方法完全脱离粗糙衬底，并带走粗糙衬底上与光固化树脂形成紧密连接体的银纳米线，而保留部分的银纳米线则继续附着于粗糙衬底上，形成银纳米线图案。可进一步利用转印工艺将形成的银纳米线图案转印到其他材料上，得到具有银纳米线图案的柔性导电材料，以进一步应用到可拉伸导体、传感器、穿戴式电子器件领域。
[0023]本申请提供的这种图案化的方法，避免了使用如光刻、激光蚀刻这类常规工艺，而这些常规工艺常常具有设备昂贵、工艺复杂、成本高、且对环境不友好等特点。本申请首次实现了银纳米线在粗糙衬底上的图案化，这有利于采用粗糙银纳米线图案的电子器件进一步实现商业化应用。这种具有银纳米线图案的弹性电极或电子互联线路有利于其在大变形状态下的应力分散。利用弹性树脂可以进一步将图案化的银纳米线转印至其他穿戴式衬底，这些穿戴式衬底通常无法在常规工艺的条件下形成图案化导电薄膜。
[0024]本申请提供的这种图案化方法具备简便、低能耗、省时高效、无刻蚀和少步骤等技术优势。其中技术简单、少步骤的优势有利于减少多步骤工艺的误差累加，提升产品良率和降低成本；低能耗、无刻蚀的优势避免传统光刻工艺中化学蚀刻步骤带来的易燃易爆和有毒物质的危害，实现经济、环保、低碳的目标。
附图说明
[0025]图1为实施例1中的工艺流程示意图；
[0026]图2为实施例1中所制得的砂纸上的银纳米线图案；
[0027]图3为实施例1中所制得的砂纸上的银纳米线图案的电镜图；
[0028]图4为实施例5中提供的具有银纳米线图案的柔性导电材料的工艺流程图；
[0029]图5为实施例5中提供的转印后的银纳米线图案示意图。
具体实施方式
[0030]下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围，实施例中未注明的具体条件，按照常规条件或者制造商建议的条件进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0031]本专利技术的技术方案为：
[0032]一种银纳米线在粗糙衬底上的图案化方法，其包括以下步骤：
[0033]步骤S1：将银纳米线分散液涂覆于粗糙衬底表面，干燥后形成银纳米线膜。
[0034]本实施方式中，粗糙衬底可以为人工制造的产品，如砂纸等；也可以为自然界中表面粗糙的物品，如植物叶片、盐颗粒等。由于人类表皮的微观结构与砂纸相似。皮肤作为人体最大的器官，在保护身体组织和收集外界刺激信息方面起着至关重要的作用，穿戴式电子正朝着集成于类似人体皮肤功能的电子皮肤方向发展。因此，这种在砂纸上形成银纳米线图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种银纳米线在粗糙衬底上的图案化方法，其特征在于，其包括：将银纳米线分散液涂覆于粗糙衬底表面，干燥后形成银纳米线膜；在所述银纳米线膜上涂覆光固化树脂，利用掩模覆盖进行曝光，位于曝光区域的所述光固化树脂与所述银纳米线形成紧密连接体；揭开所述掩模，使位于曝光区域的所述紧密连接体从所述粗糙衬底上脱落，得到具有银纳米线图案的粗糙衬底。2.根据权利要求1所述的银纳米线在粗糙衬底上的图案化方法，其特征在于，所述掩模为柔性塑料衬底，所述掩模具有疏水表面或者亲水表面。3.根据权利要求2所述的银纳米线在粗糙衬底上的图案化方法，其特征在于，当所述掩模具有疏水表面时，揭开所述掩模后使所述紧密连接体从所述粗糙衬底上脱落的方法包括：将所述粗糙衬底置于乙醇溶液中浸泡5～10min。4.根据权利要求2所述的银纳米线在粗糙衬底上的图案化方法，其特征在于，当所述掩模具有亲水表面时，在揭开所述掩模的过程中带动所述紧密连接体从所述粗糙衬底上脱落。5.根据权利要求1所述的银纳米线在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王力，
申请(专利权)人：重庆工程职业技术学院，
类型：发明
国别省市：