【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于柔性电子微纳制造相关，更具体地，涉及一种采用等离子体辅助的绝缘表面电流体喷印方法及应用。
技术介绍
1、在柔性电子技术飞速发展的当下，对器件的便携性、多场景适用性、可穿戴性有了更大的需求，电子设备柔性化、曲面化、可拉伸化成为必然趋势。柔性基板作为柔性电子的关键部分，主要包括聚萘二甲酸乙二酯(pen)、聚酰亚胺(pi)、聚四氟乙烯(ptfe)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚醚酰亚胺(pei)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚苯硫醚(pps)等。这些材料具有良好的变形能力、绝缘性、柔性以及强度要求。
2、电流体喷印作为一种新的喷印技术，利用喷嘴与基板间的电场以“拉”的方式打印功能材料，具有可实现亚微米分辨率、良好的油墨兼容性、材料应用范围更广等许多优势。对于许多领域如曲面电子、飞行器蒙皮等，基板多是绝缘材质。绝缘材料基板上精细结构电喷打印制造面临两大挑战：(1)电流体喷印中稳定锥射流的形成须达到临界场强阈值，但大型绝缘基板剖面较高，通常难以构建足够的电场强度，墨水在介电常数高的材料表面沉积会产生电荷库仑排斥力，影响带电射流的飞行方向；(2)喷嘴产生的尖端放电会造成基板表面电荷聚集，已打印结构也存在残余电荷，都会造成空间电场畸变，影响电喷印成型。
3、为了实现在绝缘基板上进行高精度、高分辨率的打印，当前的主要方法是改变电流体喷印装置的结构或者通过控制喷印过程中的电压。针对上述问题，北卡罗来纳州立大学lee等人将一环状电极整合于喷嘴之下，通过喷嘴和环状接地电极间的高压电场，使喷流通过环状电极印刷
4、以上方法在一定程度上实现了在绝缘衬底上的打印，但是其控制复杂、打印材料受限，限制了绝缘衬底打印技术的进一步推广。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种采用等离子体辅助的绝缘表面电流体喷印方法及应用，其通过等离子体处理绝缘基板表面来改善绝缘基板表面的电学特性，增加了绝缘表面的面电荷耗散速度与体电荷的耗散速度，减少了绝缘表面的电荷积累，使得绝缘表面和电流体喷嘴之间可以构建稳定的电场，解决了绝缘基板复杂微纳结构的打印成形难题。
2、为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种采用等离子体辅助的绝缘表面电流体喷印方法，该方法包括以下步骤：
3、采用等离子体对绝缘基板的表面进行改性处理，以向所述绝缘基板的表面注入活性基团来提升绝缘基板的表面电导率和体电导率，进而进行电流体喷印；
4、其中，经等离子体处理后的绝缘基板表面形成有珊瑚状结构。
5、进一步地，等离子体处理之后的绝缘基板表面会出现纳米尺寸的不规则颗粒，以在所述绝缘基板表面形成所述珊瑚状结构。
6、进一步地，所述活性基团为羟基基团。
7、进一步地，所述绝缘基板为绝缘陶瓷基板，使用氧气等离子体处理绝缘基板60s，所采用的功率为150w。
8、进一步地，使用100cp粘度的纳米银浆作为打印墨水，使用外径为50μm的玻璃针头为打印针头，打印高度为50μm，墨水接700v直流电压。
9、进一步地，等离子体处理之前还包括对所述绝缘基板进行清洁处理的步骤。
10、本专利技术还提供了一种柔性电子器件，所述柔性电子器件是采用如上所述的采用等离子体辅助的绝缘表面电流体喷印方法制备而成的。
11、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，本专利技术提供的采用等离子体辅助的绝缘表面电流体喷印方法及应用主要具有以下有益效果：
12、1.等离子体改性处理改变了绝缘基板表面的微纳结构，向绝缘基板表面注入活性基团，改变了绝缘基板表面的电荷陷阱能级分布，提升了绝缘基板的表面电导率和体电导率，这些改变抑制了绝缘表面的电荷积累并加速了电荷耗散，消除了电场畸变从而优化了绝缘基板表面的电流体喷印效果，所述等离子体改性处理改善绝缘基板表面的电流体喷印效果的持续时间约为24h，在此时间内进行电流体喷印均可以获得良好的打印效果。
13、2.所述等离子体改性处理仅仅作用于绝缘基板表面，处理区域在材料表面的深度只有几十纳米，因此不会影响体块的性能，不会过多改变材料基体的性质。
14、3.等离子体处理是一种被广泛应用的改性介电材料表面性能的有效方法，能耗低，无化学污染，处理过程中不涉及化学处理与液体浸泡处理，可以广泛用于各类绝缘基板的表面改性处理。
15、4.等离子体改性处理可以增加被处理基板表面的表面能，增加基板的亲水性，使得电流体喷印制备的图案轮廓在干燥后更加均匀，等离子体处理的表面与干燥固化后的墨水粘附性也会有所提升。
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1.一种采用等离子体辅助的绝缘表面电流体喷印方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的采用等离子体辅助的绝缘表面电流体喷印方法，其特征在于：等离子体处理之后的绝缘基板表面会出现纳米尺寸的不规则颗粒，以在所述绝缘基板表面形成所述珊瑚状结构。
3.如权利要求1所述的采用等离子体辅助的绝缘表面电流体喷印方法，其特征在于：所述活性基团为羟基基团。
4.如权利要求1-3任一项所述的采用等离子体辅助的绝缘表面电流体喷印方法，其特征在于：所述绝缘基板为绝缘陶瓷基板，使用氧气等离子体处理绝缘基板60s，所采用的功率为150w。
5.如权利要求4所述的采用等离子体辅助的绝缘表面电流体喷印方法，其特征在于：使用100cp粘度的纳米银浆作为打印墨水，使用外径为50μm的玻璃针头为打印针头，打印高度为50μm，墨水接700V直流电压。
6.如权利要求1-3任一项所述的采用等离子体辅助的绝缘表面电流体喷印方法，其特征在于：等离子体处理之前还包括对所述绝缘基板进行清洁处理的步骤。
7.一种柔性电子器件，其特征在于：所
...【技术特征摘要】
1.一种采用等离子体辅助的绝缘表面电流体喷印方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的采用等离子体辅助的绝缘表面电流体喷印方法，其特征在于：等离子体处理之后的绝缘基板表面会出现纳米尺寸的不规则颗粒，以在所述绝缘基板表面形成所述珊瑚状结构。
3.如权利要求1所述的采用等离子体辅助的绝缘表面电流体喷印方法，其特征在于：所述活性基团为羟基基团。
4.如权利要求1-3任一项所述的采用等离子体辅助的绝缘表面电流体喷印方法，其特征在于：所述绝缘基板为绝缘陶瓷基板，使用氧气等离子体处理绝缘基板60s...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶冬，王子儒，李奥康，杨龙康，黄永安，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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