可替代氧化铟锡ITO制备FPC柔性电路板电极材料及制备方法技术

本发明专利技术属于电极制备技术领域，公开了一种可替代氧化铟锡ITO来制备FPC柔性电路板的电极材料及其制备方法，所述电极材料的制备方法包括：将新型的二维复合晶体电极材料锡烯经旋涂、固化附加在以纸做支撑的基板上，制作柔性电极导体。本发明专利技术仅需关注末端与芯片电路接触点产生的电阻就可以了，在柔性电极的制备上带来颠覆式的变革。纸基支撑电极的电学性能通常使用方阻、电阻率以及弯曲条件下的电导稳定性来衡量，本发明专利技术制备电路板具备在弯曲条件下良好的导电特性。此外，纸基支撑电极在弯曲条件下良好的电导稳定性也是其应用于柔性储能器件的重要保证。件的重要保证。件的重要保证。

【技术实现步骤摘要】
可替代氧化铟锡ITO制备FPC柔性电路板电极材料及制备方法


[0001]本专利技术属于电极制备
，尤其涉及一种可替代氧化铟锡ITO来制备FPC柔性电路板的电极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，在手机触摸屏，汽车导航仪，电视，计算机等众多领域广泛应用的柔性透明电极材料主要是光电性能良好的氧化铟锡ITO，但是ITO电化学性质和热学性质都不稳定，不仅价格昂贵，具有脆性，材料组分中In具有毒性，在高温磁控溅射制备ITO时，只有3％
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30％的有效利用率。另外，氧化铟锡ITO具有脆性，弯曲数次后不仅方阻值增加，电极材料容易折断，这些缺陷都无法满足未来光电器件的大功率，柔性，轻便，低廉及绿色环保的严格要求。
[0003]现有技术又把注意力放在“碳纳米管，金属薄膜，石墨烯等”材料上，但是透光率，导电性，稳定性都不能满足柔性电极的需求。
[0004]锡烯：
[0005]类石墨烯结构的IV族元素二维晶体材料及其物性研究，是当前凝聚态物理学和材料科学领域的需突破的重点。其中，基于元素锡(Sn)的二维类石墨烯晶体锡烯(Stanene)因其具有很强的电子自旋－轨道耦合，被认为是继石墨烯后又一种具有优越物理性质的新型量子材料。2013年前后理论物理学家们预言，锡烯中由于pxy轨道具有远强于pz轨道的自旋轨道耦合效应，因此s
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p轨道的能带反转可以在布里渊区中心打开数百毫电子伏的巨大能隙；更巧妙的是，由于pxy轨道是平面内的，所以其更具拓扑结构鲁棒性，不易受到衬底和吸附物的影响和破坏。因此，锡烯是一种理想的大能隙二维拓扑绝缘体，有望实现室温量子自旋霍尔效应，在拓扑电子学器件应用方面具有重要意义。理论同时还预言了锡烯有可能被调控实现拓扑超导态、优越的热电效应、近室温的量子反常霍尔效应等新奇特性。
[0006]关于碳纤维基类纸基电极：
[0007]纸基支撑碳纤维基类纸基电极由相互交联的碳纤维网络组成，每根纤维直径约为几十到几百纳米。碳纤维网络结构具有较高的比表面积，良好的导电性，并适合大规模制备。制备碳纤维基类纸基电极的方法主要有静电纺丝法，碳化物衍生法，化学气相沉积法等。在这些方法中，静电纺丝法因其方法简单，纤维形貌和组分容易调控，易于大规模生产，被认为是最有前景的一类方法。
[0008]柔性电极材料从以传统导电金属为原料的柔性导电纤维，到以高分子聚合物作为弹性电极材料，再到现在的以特殊纺织纱线为基底，与导电纤维通过一定方式结合制备弹性电极，截至目前大体历经了3代。但是所有这些制作材料与电导性能都无法兼备。
[0009]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
[0010](1)现有的氧化铟锡ITO技术制备的电极无法满足未来光电器件的大功率，柔性，轻便，低廉及绿色环保的严格要求，由于透光率，导电性，稳定性都不能满足柔性电极的需求，不能把注意力全部放在“碳纳米管，金属薄膜，石墨烯等”材料上。
[0011](2)ITO电化学性质和热学性质不稳定，难以应用于大功率器件；
[0012]Sn、In均为稀有金属，其地壳含量分别为40和0.1ppm，市场需求量的增加使ITO价格逐渐攀升；
[0013]I TO具有脆性，当弯曲2％～3％时就会出现裂痕且该裂痕会延伸进而大大影响其电学性能，所以必须沉积在起支撑作用的衬底表面上(一般为玻璃)，这样不仅使产品的设计受限，而且降低了产品的可靠性，撞击时更易破碎；
[0014]ITO材料组分中In有毒不利于环保，而且在高温磁控溅射制备ITO过程中只有3％～30％的In能有效利用，导致In资源浪费增加制备成本。
[0015](3)氧化铟锡ITO具有脆性—为现有柔性电极技术的缺陷及导致缺陷的原因；本专利技术解决了该缺陷。

技术实现思路

[0016]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种可替代氧化铟锡ITO来制备FPC柔性电路板的电极材料及其制备方法。本专利技术将锡加烯作为一种新型的二维复合晶体电极材料附加在以纸做支撑的基板上，作为柔性电极导体，在现有技术中没有任何先例进行公开。
[0017]本专利技术是这样实现的，一种可替代氧化铟锡ITO来制备FPC柔性电路板的电极材料的制备方法包括：将新型的二维复合晶体电极材料锡烯经旋涂、固化附加在以纸做支撑的基板上，制作柔性电极导体。
[0018]进一步，所述可替代氧化铟锡ITO来制备FPC柔性电路板的电极材料的制备方法具体包括以下步骤：
[0019]将不导电的纸转化为导电的物质；
[0020]根据浸泡聚合法，将纸张浸润在含有导电高分子化合物的单体的溶液里，使得单体吸附到纸张表面；
[0021]再利用原位聚合化学法将吸附在表面的单体聚合为导电高分子化合物，作为柔性电极的衬底纸基模板上覆盖一层导电高分子聚合物，从而得到柔软有弹性的导电电极。
[0022]进一步，用稀酸去除纸基上的碳酸盐等矿物填料，纸基作为柔性电极的衬底，然后按照锡烯的导电电浆量或比例旋涂PMMA胶、固化PMMA胶、去PMMA胶；
[0023]所述旋涂PMMA胶、固化PMMA胶包括：先500rpm旋转20s，然后再3000rpm旋转40s，均匀旋涂PMMA；旋涂结束后置于有锡箔纸的100℃热板上烘5min固化PMMA胶。
[0024]进一步，所述可替代氧化铟锡ITO来制备FPC柔性电路板的电极材料的制备方法还包括：
[0025]第一步：纸基底制作；加入矿物填料以及荧光增白剂成分提高纸张的平整度和亮度；在制备纸基支撑电极前，使用稀酸去除纸基碳酸盐矿物填料；
[0026]第二步：纸基支撑电极制备：将不导电的纸转化为导电的物质；根据转化方法，采用的浸泡聚合法；将纸张浸润在含有导电高分子化合物的导电电浆里，使得单体吸附到纸张表面；然后利用原位聚合化学法将吸附在表面的单体聚合为导电高分子化合物。
[0027]进一步，所述第一步中，纸纤维具备多级结构：纤维素纤维直径为1
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8微米，由更小的成捆状细纤维组成；每一根细纤维又由许多成捆状的微纤维构成，每一根微纤维又由直径为3
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20纳米的纳米纤维素晶体构成。
[0028]本专利技术另一目的在于提供一种可替代氧化铟锡ITO的FPC柔性电路板，所述可替代氧化铟锡ITO的FPC柔性电路板用纸基加锡烯二维复合晶体电极材料复合制成。
[0029]纸通常是由无序交联的树木纤维素，历经脱水、压缩和加热等过程来制备。在制备过程中，会加入矿物填料以及荧光增白剂等成分用来提高纸张的平整度和亮度。在制备纸基支撑电极前，要使用稀酸去除碳酸盐等矿物填料。
[0030]纸基支撑电极的电学性能通常使用方阻、电阻率以及弯曲条件下的电导稳定性来衡量。弯曲条件下良好的电导性是纸基支撑电极优异电化学性能的基本保证，因而应尽可能地提高纸基支撑电极的电导性。此外，纸基支撑电极在弯曲条件下良好的电导稳定性也是其应用于柔性储能器件的重要保证。
[0031]本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可替代氧化铟锡ITO来制备FPC柔性电路板的电极材料的制备方法，其特征在于，所述可替代氧化铟锡ITO来制备FPC柔性电路板的电极材料的制备方法包括：将新型的二维复合晶体电极材料锡烯经旋涂、固化附加在以纸做支撑的基板上，制作柔性电极导体。2.如权利要求1所述的可替代氧化铟锡ITO来制备FPC柔性电路板的电极材料的制备方法，其特征在于，所述可替代氧化铟锡ITO来制备FPC柔性电路板的电极材料的制备方法具体包括以下步骤：将不导电的纸转化为导电的物质；根据浸泡聚合法，将纸张浸润在含有导电高分子化合物的单体的溶液里，使得单体吸附到纸张表面；再利用原位聚合化学法将吸附在表面的单体聚合为导电高分子化合物，作为柔性电极的衬底纸基模板上覆盖一层导电高分子聚合物，从而得到柔软有弹性的导电电极。3.如权利要求1所述的可替代氧化铟锡ITO来制备FPC柔性电路板的电极材料的制备方法，其特征在于，在用稀酸去除碳酸盐矿物填料的纸基上，纸基作为柔性电极的衬底，然后按照锡烯的导电电浆量或比例旋涂PMMA胶、固化PMMA胶、去PMMA胶；所述旋涂PMMA胶、固化PMMA胶包括：先500rpm旋转20s，然后再3000rpm旋转40s，均匀旋涂PMMA；旋涂结束后置于有锡箔纸的100℃热板上烘5min固化PMMA胶。4.如权利要求2所述的可替代氧化铟锡ITO来制备FPC柔性电路板的电极材料的制备方法，其特征在于，所述可替代氧化铟锡...

【专利技术属性】
技术研发人员：金黎华，金雷，
申请(专利权)人：无锡澳联微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：