[發明專利]一種壓敏導電膜的制備方法

有效

• 申請號: 201310037796.3
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103151113A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 張聰;張興業;聶宜文;宋延林
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00;H01B5/16
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 李柏

技術領域

本發明涉及一種壓敏導電膜的制備方法，特別涉及利用模板法制備具有規整排列的多孔結構的壓敏彈性薄膜，并在多孔結構的壓敏彈性薄膜的孔中填充導電顆粒，得到對壓力具有敏感作用的壓敏導電膜的制備方法。

背景技術

隨著電子器件逐漸向觸摸響應、智能型、超薄化方向發展，對導電膜的需求也越來越高。傳統的導電膜材料主要有：金屬膜、金屬氧化物膜、高分子膜和復合膜等。目前研究的導電膜均是在基底上直接涂覆一層導電材料使其具有各向同性的平面導電效果，單一的導電效果已遠遠不能滿足特殊電子器件只在一個方向實現各向異性導電的需求。因此，實現導電膜在三維方向上的各向異性導電具有潛在的優勢和價值。

目前，對壓力敏感的材料廣泛應用于生產和生活中，特別是用于電子器件方面。例如平時用到的電子設備觸摸屏、壓力報警裝置等器件，相比其它響應性的材料，對壓力敏感的材料具有操作簡單，控制精確等優點。因此，將壓力敏感材料與導電材料相結合，在對其施加一定壓力的情況下，只在一個方向產生良好的導電效果，當壓力去除后又可恢復至正常狀態。由此，這種將壓力敏感材料與導電材料相結合的材料具有對壓力敏感并能實現各向異性導電的良好效果，在實現電子器件的壓力響應方面具有較大的優勢。

將對壓力具有敏感作用的高分子材料與導電納米顆粒進行復合得到壓敏導電膜。壓敏導電膜在沒有施加外界壓力的情況下，壓敏導電膜中的孔隙中的導電顆粒之間不能充分接觸，因此不具有導電效果；通過對壓敏導電膜施加壓力，壓敏導電膜被擠壓后，孔隙中的導電顆粒之間充分接觸，從而可以表現出具有各向異性的導電效果。此外，壓敏導電膜的導電率隨壓力改變而改變，在壓敏傳感器、觸摸屏、電子開關等方面具有巨大的潛在應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種制備工藝簡單可控、成本低、適合大規模生產的壓敏導電膜的制備方法。

本發明選擇能夠制備出對壓力具有敏感作用的薄膜的高分子材料，通過構筑模板制備出具有多孔結構的壓敏彈性薄膜，然后在多孔結構的壓敏彈性薄膜的孔中填充導電顆粒，由此得到壓敏導電膜。本發明制備的壓敏導電膜兼有金屬膜所具有的高導電性和高分子膜所具有的柔韌性好、透明度高的優點。本發明制備的壓敏導電膜可實現在垂直方向上的各向異性導電，提高了導電效率。

本發明的壓敏導電膜的制備方法為：將能夠制備出對壓力具有敏感作用的薄膜的高分子材料與溶劑混合得到高分子溶液，將得到的高分子溶液涂覆到表面具有規整排列的陣列結構的模板上，固化，分離，得到具有多孔結構的壓敏彈性薄膜；然后將由導電顆粒與溶劑混合得到的含有導電顆粒的懸浮液填充于上述得到的具有多孔結構的壓敏彈性薄膜的孔中，懸浮液中的溶劑揮發后即得到壓敏導電膜。

所述的高分子溶液中的高分子材料的質量含量優選為5%～50%。

所述的高分子材料為聚二甲基硅氧烷（PDMS）預聚體與固化該聚二甲基硅氧烷預聚體的相應的固化劑、聚氨基甲酸脂（PU）預聚體與固化該聚氨基甲酸脂預聚體的相應的固化劑、聚乙烯醇(PVA)或聚乙二醇(PEG)。

所述的聚二甲基硅氧烷（PDMS）預聚體與固化該聚二甲基硅氧烷預聚體的固化劑的質量比可為5：1～10：1。

所述的聚氨基甲酸脂（PU）預聚體與固化該聚氨基甲酸脂預聚體的固化劑的質量比可為5：1～10：1。

所述的高分子溶液中的溶解聚二甲基硅氧烷（PDMS）預聚體及其固化劑的溶劑選自甲苯、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、四氫呋喃、丙酮、丁酮中的一種或幾種；溶解聚氨基甲酸酯（PU）預聚體及其固化劑的溶劑選自甲苯、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、四氫呋喃、丙酮、丁酮中的一種或幾種；溶解聚乙烯醇（PVA）的溶劑選自水、乙二醇、丙三醇、乙醇胺、甲酰胺中的一種或幾種；溶解聚乙二醇（PEG）的溶劑選自水、甲醇、乙醇、丙酮、醋酸乙酯、苯、甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷中的一種或幾種。

所述的懸浮液中的導電顆粒的質量含量為0.1%～50%。

所述的導電顆粒的粒徑范圍為2nm～1μm。

所述的導電顆粒選自鉑、金、銀、銅的顆粒中的一種或幾種；或者選自以聚苯乙烯(PS)微球為核，核外包覆鉑殼、金殼、銀殼或銅殼的核殼結構的顆粒中的一種或幾種。

所述的懸浮液中的溶劑選自水、乙醇、異丙醇中的一種或幾種。

所述的陣列結構為圓柱陣列或多面體柱陣列。

所述的模板的材料為硅片、玻璃片或石英片。

所述的孔的孔徑優選為1μm～20μm。