[發明專利]基于3D打印和液橋轉印制造大面積透明電極的方法

有效

• 申請號: 201810601581.2
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108831627B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 蘭紅波;許權;趙佳偉;楊昆;朱曉陽
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

1.一種基于3D打印和液橋轉印制造大面積透明電極的方法，其特征是：包括以下步驟：

(1)以聚甲基丙烯酸甲酯為打印材料，采用電場驅動熔融噴射沉積3D打印制造母模；

(2)通過真空輔助向母模澆鑄液態有機聚合物材料翻制工作模具；

(3)填充納米導電墨水到工作模具的溝槽內；

(4)將填充于工作模具溝槽內的導電墨水經加熱固化，并利用液橋轉印技術轉印到基材上；

所述步驟(2)翻制工作模具的方法包括：

(2-1)采用旋涂或者澆鑄工藝，將抽真空處理后的有機聚合物材料涂鋪到母模上；

(2-2)對有機聚合物材料進行加熱固化；

(2-3)附加背襯支撐層，以樹脂作為支撐層，首先在樹脂上涂覆一層透明的偶聯劑材料或者進行表面粘附性處理，將其貼合到有機聚合物材料之上；

(2-4)將多層復合結構整體進行加熱，使有機聚合物材料完全固化，保證背襯支撐層和有機聚合物材料層牢固結合；

(2-5)采用揭開式脫模方法，將樹脂和有機聚合物材料層與母模完全分離，完成工作模具的制造；

所述步驟(3)中，采用刮涂或者提拉工藝，使導電墨水通過工作模具表面的微結構，在非連續除濕的作用和毛細作用下，填充在微結構溝槽內部的導電墨水會保留下來，而處于凹槽頂部的導電墨水會被移除，從而實現導電墨水的填充。

2.如權利要求1所述的一種基于3D打印和液橋轉印制造大面積透明電極的方法，其特征是：所述步驟(1)中，清洗和干燥基板，并采用等離子處理機對基板表面進行等離子轟擊處理；根據設計的透明導電電極的結構，采用電場驅動熔融噴射沉積3D打印技術，以打印材料在基板上打印出所述透明導電電極所需要的微納米特征結構或者圖案。

3.如權利要求1所述的一種基于3D打印和液橋轉印制造大面積透明電極的方法，其特征是：所述有機聚合物材料為液態聚二甲基硅氧烷，且涂覆厚度為500nm-5mm。

4.如權利要求1所述的一種基于3D打印和液橋轉印制造大面積透明電極的方法，其特征是：所述步驟(2-2)中，在30℃-45℃下加熱固化8-12小時；

或，所述步驟(2-3)中以聚對苯二甲酸乙二醇酯作為支撐層，且厚度為0.1-1mm；

或，所述步驟(2-4)中，在40℃-60℃下加熱固化10-18小時。

5.如權利要求1所述的一種基于3D打印和液橋轉印制造大面積透明電極的方法，其特征是：所述步驟(3)的導電墨水，包括納米銀導電墨水、納米銅導電墨水、銀納米線、石墨烯導電墨水或/和碳納米管導電墨水，油墨表面自由能介于30mJ/m²-70mJ/m²之間。

6.如權利要求1所述的一種基于3D打印和液橋轉印制造大面積透明電極的方法，其特征是：所述步驟(4)的固化溫度：100℃-150℃；固化時間：10-20分鐘。

7.如權利要求1所述的一種基于3D打印和液橋轉印制造大面積透明電極的方法，其特征是：所述步驟(4)的具體步驟，在工作模具和目標基材之間構建一層液體粘合層，隨著液體揮發，毛細力逐漸增加，拉動兩個表面接觸，使它們之間形成良好的共形接觸；

進一步的，液體粘合層的液橋介質為極性液體。

8.如權利要求1所述的一種基于3D打印和液橋轉印制造大面積透明電極的方法，其特征是：所述方法還包括步驟(5)，進一步固化導電結構，具體的：使分散的銀顆粒以一定方式形成銀單質而形成導電通路；

對于耐熱襯底，采用熱燒結的方法得到導電性能優異的電極；對于柔性電子產品使用的塑料基底，采用低溫燒結、電燒結或化學燒結方式進行。