[發明專利]用于高可拉伸的軟電子器件的高傳導性的可印刷油墨

有效

• 申請號: 201980064326.1
• 申請日: 2019-09-24
• 公開（公告）號: CN112805340B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 孫紅葉;諾伯特·威倫巴赫;韓宗佑
• 申請（專利權）人: 卡爾斯魯厄技術研究所
• 主分類號: C09D11/03
• 分類號: C09D11/03;C09D11/101;C09D11/102;C09D11/52;H01B1/22;H01L31/00
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 王達佐;洪欣

1.高傳導性且可印刷的油墨，包含：

(i)相對于所述油墨的總體積，5體積％至40體積％的作為傳導性固體相的傳導性疏水性銀顆粒，

(ii)液體初級相，其包括作為聚合物基質的通過交聯而可變為彈性體的可交聯疏水性聚二甲基硅氧烷(PDMS)，并且還包含相對于PDMS基質1體積％至10體積％的量的交聯劑和0.01體積％至5體積％的量的催化劑溶液，以及

(iii)基于離子液體的液體次級相，其中液體次級相與傳導性固體相之間的體積比ρ為0.01至0.2，

其中所述液體次級相與所述液體初級相不混溶并且不潤濕所述傳導性固體相，使得三相體系產生毛細管懸浮體。

2.根據權利要求1所述的油墨，其中所述傳導性疏水性銀顆粒具有根據DIN EN 725-5，ISO 13320通過激光衍射測量的0.1μm至50μm的中等粒度d50。

3.根據權利要求2所述的油墨，其中所述可交聯聚二甲基硅氧烷(PDMS)具有如根據ISO3015通過毛細管粘度計所測定的100cSt至60,000cSt的運動粘度。

4.根據權利要求1至3中任一項所述的油墨，其中所述可交聯疏水性PDMS選自用于加成固化的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的PDMS：

其中n為50至2,000；

或用于縮合固化的硅烷醇封端的PDMS：

其中m為50至1,800。

5.根據權利要求1至4中任一項所述的油墨，其中所述離子液體含有取代或未取代的咪唑鎓陽離子，其中鹽的所述咪唑鎓陽離子在1-和3-位或1-、2-和3-位具有(C1-C6)烷基基團，并且所述離子液體的陰離子是鹵化物離子、高氯酸根離子、擬鹵化物離子、硫酸根離子、磷酸根離子、烷基磷酸根離子和/或C1-C6羧酸根離子。

6.根據權利要求5所述的油墨，其中所述咪唑鎓陽離子選自1-乙基-3-甲基咪唑鎓陽離子、1,3-二甲基咪唑鎓陽離子或1-丁基-3-甲基咪唑鎓陽離子。

7.根據權利要求1至6中任一項所述的油墨，其中所述離子液體包含1-丁基-3-甲基碘化咪唑鎓、1-丁基-3-甲基氯化咪唑鎓、1-丁基-3-甲基溴化咪唑鎓：

8.生產根據權利要求1至7中任一項所述的高傳導性且可印刷的油墨的方法，包括：

將下述進行混合：

(i)5體積％至40體積％的作為傳導性固體相的傳導性疏水性銀顆粒，

(ii)液體初級相，其包含作為聚合物基質的通過交聯而可變為彈性體的可交聯疏水性聚二甲基硅氧烷(PDMS)，并且還包含相對于PDMS基質1體積％至10體積％的量的交聯劑和0.01體積％至5體積％的量的催化劑溶液，以及

(iii)基于離子液體的液體次級相，其中液體次級相與傳導性固體相之間的體積比ρ為0.01至0.2，

其中所述液體次級相與所述液體初級相不混溶并且不潤濕所述傳導性固體相，使得三相體系產生毛細管懸浮體。

9.根據權利要求8所述的方法，其中通過機械攪拌將所述銀顆粒分散在所述液體初級相中，隨后添加所述液體次級相并且進行隨后的混合步驟以將所述液體次級相破碎成液滴。

10.生產高可拉伸的軟電子器件的方法，通過將根據權利要求1至7中任一項所述的未固化油墨通過點涂、絲網印刷、狹縫模涂、噴涂或直寫成型的方式施用在軟基材上，并且然后將其固化以產生可拉伸且可變形的電氣裝置。

11.根據權利要求10所述的方法，其中，在所需的電子結構上印刷之后，通過濕氣、熱處理或UV輻射來啟動所述固化。

12.根據權利要求1至7中任一項所述的高傳導性且可印刷的油墨用于產生傳感器、軟機器人、無線裝置、柔性太陽能電池或軟電子器件的用途。