【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于柔性电子器件，具体涉及一种基于激光标刻碳纳米管的柔性电子器件制备方法及柔性超级电容器。
技术介绍
1、柔性电子器件作为未来电子器件发展的重要方向之一而备受关注。然而，现有柔性电路板存在生产过程复杂、制造成本高等局限。喷墨打印技术可在柔性基底上制备柔性电子器件，但是由于其运动依赖于电机的机械传动、导电油墨存在扩散效应导致其制备的柔性电子器件精度较差。激光可在某些柔性基底上通过快速的能量沉积产生极高的温度，并触发碳化、石墨化和剥落过程以形成具备导电性的激光诱导石墨烯，但是其要求柔性基底为碳材料，另外对于不同的碳材料柔性基底对应的加工参数不同。现有柔性电子加工技术很难适应下一代柔性电子器件在精度、效率和材料适应性方面的要求。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于激光标刻碳纳米管的柔性电子器件制备方法及柔性超级电容器，旨在解决现有技术中电子器件精度、效率和材料适应性不足的问题。
2、本专利技术的技术方案如下：本专利技术的第一方面，提供了一种基于激光标刻碳纳米管的柔性电子器件制备方法，其中，所述基于激光标刻碳纳米管的柔性电子器件制备方法包括：对柔性基底做亲水化处理，提升柔性基底的亲水性；制备碳纳米管分散液滴涂到所述经亲水处理的柔性基底表面并作烘干处理；对预设图案作二值化处理和反相处理并在所述有碳纳米管导电薄膜的一面采用激光标刻经过二值化处理和反相处理的图案灰度值为0的像素区域，在所述有碳纳米管导电薄膜的一面形成所述预
3、所述的基于激光标刻碳纳米管的柔性电子器件制备方法，其中，所述柔性基底材料为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物薄膜或其它具有柔性特质的聚合物薄膜。
4、所述的基于激光标刻碳纳米管的柔性电子器件制备方法，其中，所述亲水化处理方法为真空等离子处理或喷涂化学亲水溶剂、飞秒激光标刻可提高亲水性的三维结构。
5、所述的基于激光标刻碳纳米管的柔性电子器件制备方法，其中，所述碳纳米管分散液对应的单壁碳纳米管以0.1%wt - 1%wt分散在去离子水中或为其它以碳纳米管为导电材料的分散液和导电油墨。
6、所述的基于激光标刻碳纳米管的柔性电子器件制备方法，其中，在所述存在有碳纳米管导电薄膜的一面进行激光标刻时，激光的聚焦光斑在8微米以下，标刻单根线条对应的宽度在15微米以下。
7、本专利技术的第二方面，提供了一种柔性超级电容器采用本专利技术的第一方面提供的基于激光标刻碳纳米管的柔性电子器件制备方法制成，其中所述柔性超级电容器，包括：碳纳米管电极、电解质和柔性基底；自下而上的结构分别电解质、碳纳米管电极和柔性基底；碳纳米管电极贴附在柔性基底上得到柔性碳纳米管电极。
8、所述的柔性超级电容器，其中，所述电解质为凝胶聚合物，包括聚乙烯醇和氯化锂的聚合物。
9、所述的柔性超级电容器，其中，所述碳纳米管电极为具有平面式叉指结构的叉指电极，叉指电极对向排列，分别作为超级电容器的正、负极。
10、所述的柔性超级电容器，其中，所述碳纳米管电极的单个叉指的宽度为400微米，长度为5000微米，两个叉指之间的具体为200微米到800微米，叉指电极数量为6个。
11、所述的柔性超级电容器，其中，柔性超级电容器可实现串并联结构的阵列化排布。
12、本专利技术的技术效果：本专利技术提供的基于激光标刻碳纳米管的柔性电子器件制备方法中，首先对柔性基底材料进行亲水化处理，再在柔性基底材料上滴涂碳纳米管分散液并烘干使得烘干之后的碳纳米管薄膜和柔性基底材料紧紧贴附，在利用激光标刻烧蚀有碳纳米管薄膜的一面，预设图像经过二值化处理和反相处理后灰度值为0的像素即为激光标刻烧蚀的区域，被标刻烧蚀区域的碳纳米管被轻易地去除，这样就实现了在柔性基底上制备特定的预设图案的电子器件。
13、本专利技术的优点是基于激光标刻碳纳米管的柔性电子器件制备方法的优点在于：本专利技术提出的方法使用高速振镜，其加工速度不低于每秒8000毫米，激光标刻过程中激光经过振镜和场镜实现大幅面的图案加工。相较于喷墨打印本专利技术提出的方法加工速度更快、效率更高并且作为导电薄膜的碳纳米管薄膜经激光标刻得到图案化电子线路，不存在喷墨打印的导电油墨扩散效应，两条线路的间隔不大于15微米，精度更高。
14、本专利技术提出的方法通过在柔性基底上滴涂碳纳米管分散液并经过烘干成膜，对于柔性基底无特殊要求即可将两者结合在一起制备柔性电子器件，相较于激光诱导石墨烯等常用方法适用性更广。
15、本专利技术所制备的柔性超级电容器与其他微型超级电容器相比，其可在具备柔性特质的聚合物薄膜制备，可在无法碳化的形状记忆聚合物薄膜上制备得到。另外形状记忆聚合物薄膜可作为柔性传执行器，本专利技术所制备的柔性超级电容器可作为储能，本专利技术所提出的制备方法可制备柔性电子线路和柔性传感器，即本专利技术所提供的方法和基于该方法所制备的器件可制备微型柔性机器人的传感、执行和储能三个核心部件。
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1.一种基于激光标刻碳纳米管的柔性电子器件制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.如权利要求1所述的一种基于激光标刻碳纳米管的柔性电子器件制备方法，步骤（1）其特征在于，所述的柔性薄膜为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）薄膜，所述的亲水处理方法是真空等离子处理仪处理，将EVA薄膜放置真空等离子处理仪中处理3-5分钟后取出，所述的EVA柔性基底的疏水角由59度降低到25度，所述的EVA薄膜的尺寸为长和宽为50毫末，高为0.5毫米。
3. 如权利要求1所述的一种基于激光标刻碳纳米管的柔性电子器件制备方法，步骤（2）其特征在于，所述的碳纳米管是称取1g的单壁碳纳米管和1L的去离子水并作3个小时超声处理和3个小时磁力搅拌得到的。将碳纳米管分散液按照10µL cm-2滴涂在EVA柔性基底表面并放置在聚四氟乙烯板上于140摄氏度中的烘箱中烘干。
4.如权利要求1所述的一种基于激光标刻碳纳米管的柔性电子器件制备方法，步骤（3）其特征在于，对预设图像作二值化处理和反相处理，其中二值化包括灰度处理和设置阈值，选择灰度值的阈值为127，像素灰度值大于等于127的设
5. 一种柔性超级电容器，其特征在于，采用权利要求1所述的一种基于激光标刻碳纳米管的柔性电子器件制备方法制备得到，其中，所述碳纳米管电极的单个叉指的宽度为400微米，长度为5000微米，两个叉指之间的具体为200微米到800微米，叉指数量为6个。电解质制备方法是，将2.5g氯化锂和6g聚乙烯醇加入60mL去离子水中，85摄氏度持续搅拌，直至聚乙烯醇完全融化，形成透明凝胶。所述的柔性超级电容器在弯曲角度是0度、100mV/s的电压扫描速率下得到的超级电容器的面积比电容是6.7mF cm-2，弯曲角度是45度、100mV/s的电压扫描速率下得到的超级电容器的面积比电容是6.1mF cm-2。
...【技术特征摘要】
1.一种基于激光标刻碳纳米管的柔性电子器件制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.如权利要求1所述的一种基于激光标刻碳纳米管的柔性电子器件制备方法，步骤（1）其特征在于，所述的柔性薄膜为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（eva）薄膜，所述的亲水处理方法是真空等离子处理仪处理，将eva薄膜放置真空等离子处理仪中处理3-5分钟后取出，所述的eva柔性基底的疏水角由59度降低到25度，所述的eva薄膜的尺寸为长和宽为50毫末，高为0.5毫米。
3. 如权利要求1所述的一种基于激光标刻碳纳米管的柔性电子器件制备方法，步骤（2）其特征在于，所述的碳纳米管是称取1g的单壁碳纳米管和1l的去离子水并作3个小时超声处理和3个小时磁力搅拌得到的。将碳纳米管分散液按照10µl cm-2滴涂在eva柔性基底表面并放置在聚四氟乙烯板上于140摄氏度中的烘箱中烘干。
4.如权利要求1所述的一种基于激光标刻碳纳米管的柔性电子器件制备方法，步骤（3）其特征在于，对预设图像作二值化处理和反相处理，其中二值化包括灰度处理和设置阈值，选择灰度值的阈值为127，像...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩星尘，张岩岩，
申请(专利权)人：苏州来烯光电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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