[發明專利]一種基于雙軸預拉伸的可拉伸電極制備方法

在審

• 申請號: 201710018986.9
• 申請日: 2017-01-11
• 公開（公告）號: CN106847688A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 張海霞;蘇宗明;陳學先;陳號天
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01L21/285
• 分類號: H01L21/285;H01L21/28
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所11255
• 代理人: 黃曉軍

技術領域

本發明涉及可拉伸電子器件領域，具體涉及一種基于雙軸預拉伸的可拉伸電極制備方法。

背景技術

隨著科技水平的不斷提高，人們希望通過電子設備隨時對自己的身體狀況進行更好的監測，如運動狀態，呼吸狀況，體溫和血壓等各項身體和生理指標。基于這樣的需求和人體各部位對可拉伸特性的依賴，可拉伸材料成為檢測人體指標的重要材料。作為電學信號產生、采集和傳導的基礎材料，高可靠的可拉伸導電材料成為制備可拉伸電極和可拉伸器件的關鍵。如何制備具有高可拉伸性，高電導率，高穩定性和低成本的電極材料已經成為許多研究者關注的話題。

在現有的研究成果中，主要通過三種方案制備可拉伸性能的電極材料。第一：通過在可拉伸襯底中添加導電的納米材料，金屬納米線和碳納米管等常被用為這樣的填充材料；第二，生長具有固有缺陷的金屬薄膜；第三，在襯底表面制備U型/Z型的金屬薄膜。前兩種方法具有不穩定的導電性和有限的可拉伸性；第三種方法中制備的金屬薄膜的表面應力，嚴重影響其導電性和穩定性。這一點在多次拉伸之后尤為明顯。

為了突破這樣的限制，一些研究人員把金電極轉移到具有柵槽結構的可拉伸襯底上，實現了導電性能，拉伸性能和穩定性都較好的金屬電極。不過該方法工藝復雜性較高，且有手工貼合步驟，較難實現大面積、高可靠和低成本的制作。

發明內容

本發明的實施例提供了一種基于雙軸預拉伸的可拉伸電極制備方法，實現高可拉伸性，高電導率，高穩定性和低成本的電極材料的制備。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案：

一種基于雙軸預拉伸的可拉伸電極制備方法，其特征在于，包括:

選取可拉伸的襯底材料，對所述可拉伸的襯底材料進行雙軸預拉伸；

利用物理或者化學方法在雙軸預拉伸后的襯底材料上淀積導電材料；

卸去所述襯底材料的外部載荷，對所述襯底材料進行拉伸恢復，恢復到原來的尺寸。

所述可拉伸的襯底材料為聚二甲基硅氧烷的聚合物或者其他橡膠材料。

利用外力先對所述可拉伸的襯底材料進行單軸拉伸，再進行另一軸的拉伸；或者，利用外力同時對所述可拉伸的襯底材料進行兩個軸向拉伸。

拉伸方向采用相互垂直的兩個方向，預拉伸的比例可在拉伸材料的彈性限度內自行調節。

所述的導電材料為金屬導電材料或者銀納米線或者碳納米管或者石墨烯。

所述物理方法為物理氣相沉積、噴涂、絲網印刷的制備導電材料方法；所述化學方法為化學氣相沉積的制備導電材料方法。

當卸去所述襯底材料的外部載荷后，襯底材料會發生拉伸反方向的收縮，導電材料受到襯底材料施加的剪切應力，表面形貌會由原先的平坦平面變為具有上下起伏的褶皺結構；

所述襯底材料的可拉伸性能決定了在此襯底材料上實現導電材料的可拉伸性的上限，后續當所述襯底材料再次被拉伸時，拉伸在所述導電材料的預拉伸比例之內，所述導電材料的表面結構會重新被拉伸開來，而不會發生斷裂。

由上述本發明的實施例提供的技術方案可以看出，本發明實施例提出的導電電極制備方法使不具備拉伸特性的導電材料實現可拉伸的功能，并且在很大得拉伸條件下具備良好的導電性能，極大的拓展了導電材料的應用范圍；該制備方法對襯底和導電材料沒有苛刻要求，能適用于大部分常見可拉伸襯底和導電材料。

本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的 一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明的實施例提供了一種基于雙軸預拉伸的可拉伸電極制備方法的工藝流程側視圖；

圖2為本發明的實施例提供了一種基于雙軸預拉伸的可拉伸電極制備方法的材料單軸預拉伸的俯視圖；

圖3為本發明的實施例提供了一種基于雙軸預拉伸的可拉伸電極制備方法的雙軸預拉伸俯視圖；

圖4為本發明的實施例提供了一種基于雙軸預拉伸的可拉伸電極制備方法的單軸預拉伸的電極在釋放拉力時產生的應力情況示意圖；

圖5為本發明的實施例提供了一種基于雙軸預拉伸的可拉伸電極制備方法的雙軸預拉伸的電極在釋放拉力時產生的應力情況示意圖；