本发明专利技术公开了一种利用静电纺丝工艺制备延性电路互联结构的方法，包括：通过静电纺丝装置向位于其喷头下方且沿着水平方向来回直线移动的硅片基板上喷射静电纺丝溶液，由此在基板上形成呈波形延伸且具备微纳米直径的图案；选取弹性衬底并执行清洁处理，然后对弹性衬底做拉伸处理；将处于拉伸状态的弹性衬底紧贴在形成有图案的硅片基板上，挤出两者接触面之间的空气后予以分离，使得硅片基板上的图案转印至弹性衬底表面；恢复弹性衬底的自然状态，由此制得所需的延性电路互联结构。本发明专利技术还公开了相应的产品及其应用。通过本发明专利技术，能够生成具备高延展性、高精度级的两级波纹结构，并尤其适用于延性电路互联结构大面积的可靠制造。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于延性电路制造领域，更具体地，涉及一种利用静电纺丝工艺制备延性电路互联结构的方法及产品。
技术介绍
延性电路(strechable circuit)作为一种新兴电子技术,又称为可伸缩电路、柔性电路等，其不同于传统的硅基板电路，由于具备独特的柔性/延展性以及高效、低成本制造等特点，因而在多个领域均具有广泛应用前景，可实现与服饰、皮肤的结合使其多功能化，能够覆盖在复杂形状表面和运动部件表面，具体运用譬如包括人造电子皮肤、仪表化人造膀胱、大面积传感器和驱动器等。考虑到延性电路经常需要响应构造的改变并在其变形极限范围内延伸，以充分适应它们的周围环境，因此需要对延性电路设置有可适当拉伸和弯曲的互联结构，以保证经过多次拉伸和松弛后仍保证完好。为了制备延性电路的互联结构，现有技术中已经提出了各种解决方案。例如，Khang.D.Y 等提出了一种制备方法(参见 “A stretchable form of single-crystalsilicon for high-performance electronics on rubber substrates，，，Science311 (5758):208_212)，其中首先采用传统光刻手段在硅基板上生成厚度在纳米至亚微米级别的单晶硅带，之后把单晶硅带转移到有一定拉伸预应变的弹性橡胶基材上，最后去除弹性橡胶基材的预应变，使其恢复到自然状态，则硅带受挤压会在垂直于基材方向发生屈曲变形，产生规则的、周期性可拉伸的波纹状结构。然而，这种直线纤维通过屈曲方式制备波纹互联结构的方法存在诸多不足:如光刻过程繁琐、波纹结构无法准确定位、可能呈现平面外屈曲等。为了简化制备工艺，提高制备效率同时利于封装，CN102162176A中提出了一种利用静电纺丝来制备微纳波纹 结构的方法，其中通过将静电纺丝高分子溶液经由喷头喷射出来，并经过电场作用落在柔性基板上以形成波纹结构。然而进一步的研究表明，该方法仍然存在以下的缺陷或不足:首先，所制得的波纹结构仅具备一级波纹，尤其作为互联结构运用于延性电路时，可延展性方面有所不足，当发生较大弹性变化时还是会发生断裂；其次，该方法所制得的波纹结构仅在波纹分布方向有较好的延展性，在其他方向尤其是与波纹分布方向垂直的方向上的延展性很差。因此，在相关领域中有必要对此互联结构件的制备工艺及其关键工艺参数作出进一步的改进，以获得更为符合各类应用场合的延性电路产品。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的目的在于提供一种利用静电纺丝工艺制备延性电路互联结构的方法及产品，其中通过对互联结构形成机理的进一步研究，相应调整制备工艺，可生成具备高延展性、高精度级的两级波纹结构，并尤其适用于延性电路互联结构大面积的可靠制造。按照本专利技术的一个方面，提供了一种利用静电纺丝工艺制备延性电路互联结构的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤:(a)通过静电纺丝装置向位于其喷头下方且沿着水平方向来回直线移动的硅片基板上喷射静电纺丝溶液，由此在硅片基板上形成呈波形延伸且具备微纳米直径的图案；(b)选取弹性衬底并执行清洁处理，然后对弹性衬底做拉伸处理；(c)将通过步骤(b)处理后处于拉伸状态的弹性衬底紧贴在形成有所述图案的硅片基板上，挤出两者接触面之间的空气后予以分离，使得硅片基板上的图案转印至弹性衬底表面；(d)恢复弹性衬底的自然状态，由此制得所需的延性电路互联结构。 作为进一步优选地，在步骤(a)中，所述静电纺丝装置的工作电压被设定1.5KV 3KV,且其喷头与娃片基板之间沿着高度方向的间距为IOmm 30mm。作为进一步优选地,在步骤(a)中，所述娃片基板的运动速度被设定为100mm/s 400mm/so作为进一步优选地，在步骤(b)中，所述弹性衬底优选为正方形，它的四个角分别被向外拉伸相等的距离。作为进一步优选地，所述弹性衬底各个边的被拉伸量A L1与弹性衬底自身对角线长度变化量A L2之间满足下列表达式:AL2=^ ALio作为进一步优选地，在步骤(C)中，选取弹性衬底的中央区域来转印硅片基板的静电纺丝图案，并使得波形延伸的图案沿着弹性衬底的对角线而分布。作为进一步优选地，在步骤(C)中，还可以在弹性衬底上设置粘性的网格，并使得衬底表面上除粘结点之 外的其他区域不具备粘性，然后将弹性衬底贴在在硅片基板上执行转移过程。按照本专利技术的另一方面，还提供了相应的延性电路互联结构产品。作为进一步优选地，所述互联结构的整体图案呈正弦波或方波形状，且其线条本身为螺旋状或波形。按照本专利技术的又一方面，还提供了所述延性电路互联结构产品在延性电路、生物传感器、可拉伸的太阳能电池等柔性电子器件制备过程中的应用。总体而言，按照本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点:1、通过采用静电纺丝工艺，溶液将在电场作用下不断拉伸形成微纳米级直径的纤维，并呈螺旋形下降喷射到基板表面形成各类第一级波形图案；此外，通过弹性衬底的收缩作用可在第一级波形图案的基础上产生第二级波形图案，由此获得整体呈波形而且在大波形上还形成各类小波形的多级波纹结构；相应地，可获得延展性更强的产品，并尤其适用于延性电路互联结构的用途；2、按照本专利技术所制得的两级波纹互联结构均处于一个平面上，因此与现有技术相t匕，不会出现平面外屈曲，有利于后续封装工序，而且整体结构分布均匀，分辨率高；3、通过对制备工艺中的一些关键工艺条件譬如静电纺丝装置工作电压值、基板移动速度以及弹性衬底的拉伸处理和粘性网格处理等进行研究改进，可以根据需求制得各类呈现两级波形的图案，特别是能够对第二级波形的最长波长及其分布均匀性进行控制，并具备更高的可伸缩性；4、按照本专利技术的制备方法整体工艺流程简单、便于操作，可直接在常规环境中加工，同时可结合阵列化和卷到卷的工艺实现大面积快速制造，因此在降低成本和提高制造效率方面均具备优势。附图说明图1是按照本专利技术用于制备延性电路互联结构的制造装置的主体结构示意图；图2是按照本专利技术用于制备延性电路互联结构的方法流程图；图3是用于显示硅片基板处于不同移动速度时所对应形成的一级波形图案的示意图，其中图3a是娃片基板处于100mm/s时对应形成的波形图案，图3b是娃片基板处于200mm/s时对应形成的波形图案，图3c是娃片基板处于300mm/s时对应形成的波形图案，图3d是娃片基板处于400mm/s时对应形成的波形图案；图4是用于显示弹性衬底收缩前后的状态对比图，其中图4a是收缩前的状态，图4b是收缩后的状态；图5是用于示范性显示转印至弹性衬底上的图案在衬底收缩前后的状态对比图，其中图5a是尚处于拉伸状态时弹性衬底表面上的图案，图5b是处于收缩/还原状态后弹性衬底表面上的图案；图6是在转印过程中设置在弹性衬底上的粘性网格的示意图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同元件或结构，其中:1-流量泵2-注射器3-喷头4-高压发生器5-硅片基板6_吸附平台7_移动平台具体实施方式 为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图1是按照本专利技术用于制备延性电路互联结构的制造装置的主体结构本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用静电纺丝工艺制备延性电路互联结构的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：（a）通过静电纺丝装置向位于其喷头下方且沿着水平方向来回直线移动的硅片基板上喷射静电纺丝溶液，由此在硅片基板上形成呈波形延伸且具备微纳米直径的图案；（b）选取弹性衬底并执行清洁处理，然后对弹性衬底做拉伸处理；（c）将通过步骤（b）处理后处于拉伸状态的弹性衬底紧贴在形成有所述图案的硅片基板上，挤出两者接触面之间的空气后予以分离，使得硅片基板上的图案转印至弹性衬底表面；（d）恢复弹性衬底的自然状态，由此制得所需的延性电路互联结构。
【技术特征摘要】
1.一种利用静电纺丝工艺制备延性电路互联结构的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤: (a)通过静电纺丝装置向位于其喷头下方且沿着水平方向来回直线移动的硅片基板上喷射静电纺丝溶液，由此在硅片基板上形成呈波形延伸且具备微纳米直径的图案； (b)选取弹性衬底并执行清洁处理，然后对弹性衬底做拉伸处理； (c)将通过步骤(b)处理后处于拉伸状态的弹性衬底紧贴在形成有所述图案的硅片基板上，挤出两者接触面之间的空气后予以分离，使得硅片基板上的图案转印至弹性衬底表面； Cd)恢复弹性衬底的自然状态，由此制得所需的延性电路互联结构。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述静电纺丝装置的工作电压被设定为1.5KV 3KV,且其喷头与娃片基板之间沿着高度方向的间距为IOmm 30mm。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述硅片基板的运动速度被设定为 100mm/s 400mm/s。4.如权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(b...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄永安，尹周平，汤朋朋，段永青，刘慧敏，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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