[發明專利]一種三維紙基多功能電路的構建方法

有效

• 申請號: 201711234732.7
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN107734862B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 張彥;楊紅梅;張麗娜;徐金夢;李麗;于京華
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: H05K3/00
• 分類號: H05K3/00;H05K3/12;H05K1/03
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業) 37240
• 代理人: 高強

1.一種三維紙基多功能電路的構建方法，其特征是，包括以下制備步驟：

(1)采用Photoshop CS6或者CorelDRAW X6或者Aillustrator CS6軟件設計三維紙基多功能電路的整體布局；沿該紙基多功能電路的長邊方向從左向右依次為傳輸板、隔離板和功能板；

(2)借助固態蠟打印機將步驟(1)設計的圖案打印于A4尺寸的復印紙上；

(3)將步驟(2)得到的紙張置于加熱板或者烘箱中，在60-120℃的環境中加熱處理30-120秒，使打印的蠟融化并在相應的區域浸透整個紙張的厚度，形成疏水墻；未打印蠟圖案的區域呈現親水特性；在傳輸板、隔離板和功能板上分別有2塊、4塊、6塊親水區域；

(4)量取100mL去離子水于三口燒瓶中，加熱至90℃后滴加1.0mL質量分數為1％的HAuCl₄溶液，加熱至96℃并保持1分鐘；之后加入3.0mL質量分數為1％的檸檬酸鈉溶液，繼續攪拌反應15分鐘；自然冷卻至室溫即可得到粒徑為12-15nm的金納米粒子；

(5)取一定量的步驟(4)得到的金納米粒子溶液滴加至步驟(3)得到的傳輸板、隔離板和功能板親水區域，室溫下干燥2小時后再重復滴加兩次以固載更多金納米粒子作為種子；

(6)用二次水對上述區域進行洗滌之后，滴加新鮮制備的生長液，該生長液中含有體積比為1:1的200mM的鹽酸羥胺和質量分數為1％的HAuCl₄溶液，反應2小時后重復滴加上述生長液2次；

(7)在經過上述處理的紙芯片的親水區域的背面滴加等量的金納米粒子溶液并重復步驟(5)和步驟(6)，最終得到具有優異的橫向導電性和良好縱向導電性的紙基金導電線和紙基金電極；根據所屬功能的不同，功能板上的6塊生長有金納米粒子的親水區域可以分為正方形外接電極a、長方形金導電線b、以及有圓形區域和矩形區域組合成的多功能電極c；

(8)借助固態蠟打印機在兩個多功能電極c的圓形和矩形區域結合處分別打印一條矩形的蠟圖案；將得到的紙張置于電子萬用爐上方來回移動，均勻加熱使得打印的蠟圖案融化并浸透生長有金納米粒子的電極，形成既導電又疏水的紙基多功能電極；

(9)沿著傳輸板與隔離板之間的空白區域以及隔離板與功能板之間的空白區域進行折疊，進而形成三維紙基多功能電路；

步驟1中，傳輸板、隔離板、功能板的尺寸相同，均為邊長65-75mm的正方形；

步驟3中，傳輸板中的親水區域尺寸為寬5-8mm，長50-60mm；隔離板中的正方形親水區域邊長為5-8mm；功能板中的正方形親水區域邊長為5-8mm；功能板中的長方形親水區域寬5-8mm、長60-65mm；功能板中的圓形和矩形區域組合成的親水區域中圓的直徑為7-9mm，矩形區域寬5-8mm、長8-12mm；

步驟8中，打印的蠟圖案的尺寸為寬2-4mm，長7-9mm。