[發明專利]一種柔彈性導電薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201710315342.6
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN107123470B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 曹建國;王禮勇;周建輝;撒瑩瑩;江軍;孟軍輝;趙秋芳;繆存孝;孔寧
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: H01B5/14
• 分類號: H01B5/14;H01B13/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明提供一種柔彈性導電薄膜及其制備方法，屬于導電薄膜技術領域。該導電薄膜包括預拉伸的彈性基底、彈性連接體和納米導線，彈性連接體位于預拉伸的彈性基底和納米導線之間；預拉伸的彈性基底與彈性連接體接觸形成粘接面；彈性連接體材料部分嵌入到納米導線中形成混合過渡區用以增強粘接性能。本發明柔彈性導電薄膜采用彈性材料和納米材料，并采用預拉伸工藝制成，具有很好的柔彈性，能夠在拉伸、彎曲、扭轉狀態下保持穩定的導電特性；可以廣泛應用于覆蓋智能機器人、人體、衣物、醫療設備等領域復雜或動態表面的電子皮膚，以及對柔彈性有特殊要求的觸摸屏、顯示器、薄膜太陽能電池、有機發光二極管等。

技術領域

本發明涉及導電薄膜技術領域，特別是指一種柔彈性導電薄膜及其制備方法。

背景技術

電子皮膚是一種可以覆蓋智能機器人、人體、衣物、醫療設備等復雜或動態表面上，實現智能制造和機器人等的傳感及感知以及保障人機共融系統的安全等最為重要的可穿戴設備之一，具有輕薄化、柔性化、彈性化的特點，能夠自由彎曲、拉伸、扭轉且不失其正常功能。作為電極層的柔彈性導電薄膜，不僅是電子皮膚的重要組成部分，而且還是對柔彈性有特殊要求的觸摸屏、顯示器、薄膜太陽能電池、有機發光二極管等重要組成部分。

目前，在電子皮膚領域廣泛采用的導電薄膜主要有：1.在彈性基底上利用印刷技術打印導電線路；2.在彈性基底上噴涂、濺射、沉積金屬納米導電微粒，金屬納米線，石墨烯，碳納米管等。而目前采用彈性基底和導電金屬材料的導電薄膜，在動態測量過程中其導電性能的變化會影響到電子皮膚的測量準確性，尤其是在發生拉伸，彎曲變形情況，導電薄膜的阻值會發生明顯變化。因此，如何在保證導電薄膜具有柔、彈性的基礎上，實現導電薄膜的導電性能穩定，是本領域技術人員亟待解決的問題。

而現有的導電薄膜存在制備工藝方法復雜、成本高等缺點，限制了電子皮膚的廣泛應用。因此，如何實現采用簡單經濟的制備方法制備具有柔、彈性且導電性能穩定的導電薄膜，是本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種柔彈性導電薄膜及其制備方法。

該導電薄膜包括預拉伸的彈性基底、彈性連接體和納米導線，其中，彈性連接體設置在預拉伸的彈性基底和納米導線之間。

預拉伸的彈性基底和彈性連接體均采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料制成。

聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料由固化劑和預聚體兩種材料均勻混合而成，所述固化劑和預聚體的配比為1:5～1:15。

預拉伸的彈性基底的厚度為1～3mm，拉伸率在10％～30％。

彈性連接體的厚度為50～500μm。

納米導線采用銀納米線(AgNWs)材料，寬度為2～5mm。

銀納米線(AgNWs)材料的納米線長度為10～50μm，直徑為10～100nm。

預拉伸的彈性基底和彈性連接體均是通過旋涂方式形成的。

納米導線是通過點滴銀納米線(AgNWs)溶液形成的。

相應的，本發明提供如下制備方法，包括：

S1、在玻璃基底旋涂固化聚二甲基硅氧烷(PDMS)形成彈性基底；

S2、將固化后的彈性基底從玻璃基底上剝離并進行預拉伸形成預拉伸的彈性基底；

S3、在玻璃基底上點滴銀納米線(AgNWs)溶液形成納米導線；

S4、在納米導線上旋涂聚二甲基硅氧烷(PDMS)；

S5、將預拉伸的彈性基底放置在S4中未固化的聚二甲基硅氧烷(PDMS)上，整體進行固化；