[發明專利]一種三維柔性導體的制備方法

在審

• 申請號: 201810198537.1
• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN110265190A
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 符顯珠;張福濤;徐璐;陳家輝;孫蓉
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00;H01B5/14;C08J9/40;C23C18/20;C23C18/38;C23C18/32;C23C18/42
• 代理公司: 深圳市恒申知識產權事務所(普通合伙) 44312
• 代理人: 袁文英

本發明實施例提供一種三維柔性導體的制備方法，涉及電子器件制備技術領域。該方法包括：將三維柔性基底材料浸泡于用于接枝改性的聚合物溶液中至少30min，干燥，使得三維柔性基底材料表面進行接枝改性，將干燥后的三維柔性基底材料浸泡于催化劑溶劑中10～30min，并進行吸附處理，使三維柔性基底材料表面吸附催化劑，將吸附有催化劑的三維柔性基底材料置于用于化學鍍的溶液中，使三維柔性基底材料表面鍍有金屬鍍層，以形成三維柔性導體。通過接枝和化學鍍的方式，在三維柔性基底表面形成結合力很好的金屬薄膜層，制備得到的柔性導體機械性能和導電性都有了很大的提高。此外，使用的原材料廉價易得，制備過程簡單易行，適用于大規模的產業化。

技術領域

本發明屬于電子器件制備技術領域，尤其涉及一種三維柔性導體的制備方法。

背景技術

柔性電子是近年來興起的一項顛覆性技術，在醫療傳感器、柔性顯示屏、電子皮膚、柔性儲能器件以及可穿戴電子設備等方面具有非常廣闊的應用前景。柔性電子器件與傳統的電子設備的區別在于在不同程度的機械變形的情況下，如彎曲、折疊、拉伸、壓縮以及扭曲，該柔性電子器件仍然可以正常使用。目前，構筑柔性電子器件的關鍵之一是制備具有高機械穩定性、長壽命、高導電性的電極材料。三維柔性導體由于其在高機械形變下穩定的導電能力引起了研究人員的高度重視。

目前，制備三維柔性導體的方法主要有三種。第一種是直接構筑三維導電材料結構，例如三維石墨烯泡沫、三維金屬泡沫、石墨烯氣凝膠和三維碳納米管海綿等。其中，三維石墨烯泡沫的制備方法包括：a.自組裝法,即以氧化石墨烯溶液為原料再添加定量的抗壞血酸、氫碘酸、乙二胺、亞硫酸氫鈉、硫化鈉等合適的還原劑后在一定溫度下氧化還原自組裝成三維網絡結構的石墨烯泡沫。b.模板法，主要分為三步，首先是將模板浸泡在原材料中并混合均勻，然后通過反應使目標產物在模板上成核生長，最后通過移除模板得到產物。其中，模板采用多孔結構的金屬或泡沫鎳，采用多孔結構金屬不僅可以作為模板，還可以起到催化的作用。常用碳源包括乙炔、乙醇和甲烷，反應溫度較高一般在900℃以上，在反應中碳源分解并在金屬模板上形成結構和形貌相同的三維石墨烯泡沫。三維金屬泡沫的制備方法主要包括：a澆注法；b沉積法；c粉末冶金法；d顆粒滲流法和e攪拌摩擦焊。石墨烯氣凝膠的制備方法主要是冰模板法，即將氧化石墨烯(GO)溶液冰凍，在冰晶的生長過程使GO片層定向規律排布，再冷凍干燥得到氧化石墨烯三維結構，最后熱處理還原得到石墨烯氣凝膠。三維碳納米管海綿得制備主要是依靠化學氣相沉積(CVD)模板法。

第二種是在三維多孔不導電材料中灌入導電材料，例如石墨烯、碳納米管、金屬納米線、以及液態金屬等。該方法主要是在三維導體基底，如聚氨酯海綿、密胺海綿、聚酰亞胺海綿或聚二甲基硅氧烷海綿上，通過直接浸蘸，注入，等方式，實現材料的導電。

第三種是在三維多孔材料的表面制備一層導電材料，如金屬。該方法主要有兩種：a是在不導電的三維多孔材料上，例如聚氨酯海綿、密胺海綿、或聚二甲基硅氧烷海綿上，通過化學鍍的方式，制備三維基底。b是在在石墨烯泡沫、石墨烯海綿，石墨烯氣凝膠，三維碳納米管海綿等三維導電基底上，通過電鍍或電沉積等方式，制備三維復合導電材料。

以上三維柔性導體的制備方法不足之處在于：上述方法制備得到的三維柔性導體的高導電性與機械穩定性較差，制備過程復雜，制備得到的三維柔性導體的使用壽命短，不適合大規模產業化。

發明內容

本發明提供一種三維柔性導體的制備方法，旨在解決現有的方法制備得到的三維柔性導體的高導電性與機械穩定性較差，制備過程復雜，制備得到的三維柔性導體的使用壽命短，不適合大規模產業化的問題。

本發明提供一種三維柔性導體的制備方法，該方法包括：

將三維柔性基底材料浸泡于用于接枝改性的聚合物溶液中至少30min，干燥，使得三維柔性基底材料表面進行接枝改性；

將干燥后的三維柔性基底材料浸泡于催化劑溶劑中10～30min，并進行吸附處理，使三維柔性基底材料表面吸附催化劑；