[發明專利]一種光致彎曲柔性導電基板及其制備方法

無效

• 申請號: 201210502714.3
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN103029355A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 陳珉;于軍勝;馬柱;鄭毅帆
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: B32B5/00
• 分類號: B32B5/00;B32B33/00;B32B37/00;H01B5/14;H01B13/00
• 代理公司: 成都華典專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 徐豐;楊保剛

技術領域

本發明屬于仿生技術領域，具體涉及一種光致彎曲柔性導電基板及其制備方法。

背景技術

20世紀中期以來，人們越來越深刻認識到大自然的啟發對于開發新材料和新技術的重要性，從而提出仿生學概念并建立仿生學這一學科。隨著研究的發展，仿生學已成為自然科學的一個前沿和焦點。進入21世紀以來，隨著機器人開發的不斷深入以及人們對智能機械系統的強烈需求，作為機器人和智能機械系統驅動關鍵的人工肌肉已成為仿生學的研究重點。肌肉是生物學上可收縮的組織，具有信息傳遞、能量傳遞、廢物排除、能量供給、傳動以及自我修復功能。而人工肌肉是指在光、電、熱、磁等激勵下會產生彎曲、伸縮等類似自然肌肉的力學形變的材料，可廣泛用于仿生機器人、開關、傳感器等。

人類很早就致力于仿生物肌肉和人工肌肉的研發了。研發初期，形狀記憶合金被嘗試作為人工肌肉材料，雖然它具有高能量密度和低比重等特點，但是同樣存在許多不利因素，比如形變不可預知性，響應速度慢以及使用尺寸受限等，這些都制約了其在人工肌肉材料方面的發展。點火星陶瓷因響應速度較形狀記憶合金快，成為了人工肌肉的另一個備選材料，但是由于脆性大，只能獲得小于1%的應變，發展也受到限制。由于材料的問題，人工肌肉一度陷入緩慢發展期，直到一類新型材料電活性聚合物（Electroactive?polymers，EAP）的出現。EAP可以產生應變比電活性陶瓷大兩個數量級，并且較形狀記憶金屬響應快、密度小、回彈性大，另外具有類似生物肌肉的高抗撕裂強度及固有的振動阻尼性能等。從上個世界90年初開始，基于電活性聚合物材料的人工肌肉驅動器得到快速發展。電活性聚合物材料是指能夠在電流、電壓或電場作用下產生物理形變的聚合物材料，其顯著特征是能將電能轉換為機械能。

2003年，Ikeda和俞燕蕾等人首先報道了光致彎曲液晶彈性體薄膜，研究了紫外光和可見光照射后向列相液晶彈性體薄膜的彎曲和恢復行為。觀察液晶彈性體薄膜在紫外光的照射下朝著入射光方向彎曲，可見光照射后薄膜恢復到最初的平展狀態。他們發現薄膜的彎曲行為是各向異性的，只沿著摩擦方向彎曲，而且加熱和采用量溶劑溶脹的方法以促進分子鏈段得運動對實現光致彎曲很重要。隨后，他們進一步實現了液晶彈性體薄膜的方向可控光致彎曲，使得多疇向列相液晶彈性體薄膜可沿著任意方向重復的彎曲。與二維運動模式的光致收縮相比，光致彎曲模式在人工手臂，微型機器人的應用方面更具優勢。光致彎曲薄膜的出現有效的將光能轉換為機械能。日本東京工業大學池田富樹利用光致彎曲發明了光驅動馬達。只要馬達的一邊持續照射紫外線，在另外一段持續照射可見光，馬達即可持續運轉。利用光能這一可再生能源，并直接將其轉換為機械能將會進一步的促進人工智能材料領域的發展。但是，目前的研究主要是通過光致彎曲產生的薄膜形變，進而作為執行器的動力，通常照明裝置也是另外搭建的平臺，從而未能真正實現光致彎曲執行器或機器人的一體化和微型化。

到目前為止，基于光致彎曲聚合物材料的導電基板還沒有任何相關的報道。該基板可以有機的將光致彎曲柔性襯底和新型導電薄膜結合在一起，為實現光致彎曲執行器與內置光源一體化工作開展提供基礎支持。

因此，如果能夠制備光致彎曲柔性導電基板就可以實現光致彎曲執行器的一體化和微型化，加快光致彎曲材料在人工肌肉領域的更為廣泛的應用和更快速的發展。

發明內容

本發明所要解決的的技術問題是如何提供一種光致彎曲柔性導電基板及其制備方法，該基板既可以作為光致彎曲執行器，又可以作為作為導電薄膜實現導通電路功能，進而可以應用于實現光致彎曲執行器與光源一體化技術上。

本發明的技術方案為：

一種光致彎曲柔性導電基板，包括光致彎曲柔性襯底和導電層，所述光致彎曲柔性襯底為光致彎曲聚合物材料，導電層附著在光致彎曲柔性襯底表面。

進一步地，所述導電層的厚度小于或等于200?nm。

進一步地，所述光致彎曲聚合物材料為交聯液晶聚合物、液晶凝膠、液晶彈性體、單相液晶或多相液晶中的一種或者多種。

進一步地，所述導電層為石墨烯、碳納米管、金屬單質納米線、金屬合金納米線、金屬異質結納米線、氧化鋅或聚合物電極材料中的一種或多種。

進一步地，所述金屬單質納米線為鐵納米線、銅納米線、銀納米線、金納米線、鋁納米線、鎳納米線、鈷納米線、錳納米線、鎘納米線、銦納米線、錫納米線、鎢納米線或鉑納米線中的一種。