[發(fā)明專(zhuān)利]可拉伸電極及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010112651.5
• 申請(qǐng)日: 2020-02-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111292878B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁晨;袁偉;蘇文明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H01B5/14
• 分類(lèi)號(hào): H01B5/14;H01B7/06;H01B13/008
• 代理公司: 深圳市銘粵知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44304
• 代理人: 孫偉峰

本發(fā)明公開(kāi)了一種可拉伸電極的制作方法，包括：制作形成包括彈性膜和導(dǎo)電膜的復(fù)合膜；對(duì)所述復(fù)合膜進(jìn)行形變處理，以使所述復(fù)合膜褶皺化。本發(fā)明還公開(kāi)了通過(guò)上述的制作方法來(lái)制作的可拉伸電極。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中的可拉伸電極不易得到具有均勻的褶皺結(jié)構(gòu)的問(wèn)題以及可拉伸電極的彈性模與導(dǎo)電膜之間發(fā)生裂紋和分層的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及柔性電極領(lǐng)域，尤其涉及一種可拉伸電極及其制作方法。

背景技術(shù)

可拉伸電子已經(jīng)吸引的大量的關(guān)注，因?yàn)槠湓诳衫斓碾娮雍蛙涹w器件中的潛在應(yīng)用，如個(gè)性的健康監(jiān)控、行動(dòng)檢測(cè)、智能服裝等。這些器件必須與曲面形成共形接觸且在大的形變條件下能夠保持電學(xué)穩(wěn)定性。因此需要設(shè)計(jì)具有電學(xué)穩(wěn)定性能的可拉伸電極。

為了開(kāi)發(fā)可拉伸電極，人們從除了選用本征可拉伸的導(dǎo)電聚合物作為導(dǎo)電基質(zhì)以外，還開(kāi)發(fā)了利用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)可拉伸電極，包括褶皺、波浪形、網(wǎng)格狀、蛇形紋、剪紙狀、裂紋等等。這些結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)硬的金屬基電極的高可拉伸性，從而促進(jìn)硬的金屬在可拉伸和軟體電子中的應(yīng)用。其中，褶皺結(jié)構(gòu)作為使用最多的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)之一賦予可穿戴設(shè)備的高可拉伸性、高機(jī)械穩(wěn)定性和人機(jī)交互之間的舒適貼敷。目前，褶皺結(jié)構(gòu)主要是通過(guò)導(dǎo)電材料與預(yù)拉伸或存在預(yù)應(yīng)力的基底復(fù)合，釋放彈性基底中的預(yù)拉伸或預(yù)應(yīng)力后，導(dǎo)電材料發(fā)生面外或面內(nèi)的形變形成的。基底收縮方式有熱誘導(dǎo)(加熱或冷卻)聚合物收縮、溶劑膨脹和去膨脹或直接通過(guò)機(jī)械預(yù)拉伸和釋放。熱誘導(dǎo)法一般是在形狀記憶材料(PS、PVP等)膜表面沉積導(dǎo)電層，利用熱收縮或熱冷卻使得基底層發(fā)生收縮，促使導(dǎo)電層形成褶皺結(jié)構(gòu)，因?yàn)樾螤钣洃洸牧隙酁榉菑椥圆牧希藭r(shí)往往需要將褶皺結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電層轉(zhuǎn)移到彈性基底表面，最后得到可拉伸電極。溶劑膨脹/去膨脹方法是利用將熱固性彈性模(PDMS)浸泡在溶劑(氯仿)中，彈性膜體積變大，此時(shí)在其表面沉積導(dǎo)電層，當(dāng)將膨脹的熱固性彈性膜中溶劑揮發(fā)過(guò)程中彈性膜的體積發(fā)生收縮，從而得到褶皺結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電層。熱誘導(dǎo)收縮和溶劑膨脹均能得到均勻收縮的褶皺結(jié)構(gòu)，但是它們同時(shí)存在兩個(gè)問(wèn)題，一是聚合物收縮率有限導(dǎo)致得到的復(fù)合電極可拉伸性有限，二是造成材料的浪費(fèi)，甚至環(huán)境污染。因此，機(jī)械預(yù)拉伸方法應(yīng)用得更為廣泛，其是在單軸或雙軸體系中對(duì)彈性基底進(jìn)行預(yù)拉伸，隨后與導(dǎo)電材料復(fù)合，釋放預(yù)拉伸彈性基底后，得到具有褶皺結(jié)構(gòu)的可拉伸電極。顧名思義，預(yù)拉伸方法更為簡(jiǎn)單易行，基底收縮率更為可控，但是存在的問(wèn)題即是不能得到均勻收縮的褶皺結(jié)構(gòu)，而且這種方法容易形成彈性基底和導(dǎo)電層之間發(fā)生裂紋和分層的問(wèn)題。單軸或雙軸拉伸工藝制備得到的可拉伸電子具有方向性，從而導(dǎo)致電學(xué)穩(wěn)定性具有取向性，而實(shí)際應(yīng)用中施加在可拉伸電子材料上的外力是隨機(jī)的，因此此方法不能保證材料的多角度拉伸的電學(xué)可靠性，而且這種方法容易形成彈性基底和導(dǎo)電層之間發(fā)生裂紋和分層的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

本發(fā)明的一方面提供了一種可拉伸電極的制作方法，包括：

制作形成包括彈性膜和導(dǎo)電膜的復(fù)合膜；

對(duì)所述復(fù)合膜進(jìn)行形變處理，以使所述復(fù)合膜褶皺化。

優(yōu)選地，所述彈性膜為靜電紡絲膜。

優(yōu)選地，對(duì)所述復(fù)合膜進(jìn)行形變處理，以使所述復(fù)合膜褶皺化包括：

對(duì)所述彈性膜進(jìn)行加熱處理，以使所述彈性膜和所述導(dǎo)電膜收縮形變，從而使所述復(fù)合膜褶皺化。

優(yōu)選地，對(duì)所述彈性膜進(jìn)行加熱處理包括：

在所述彈性膜的背向所述導(dǎo)電膜的表面上貼附熱釋放膠；

將貼附有熱釋放膠的復(fù)合膜置于加熱臺(tái)上，其中，熱釋放膠貼附在所述加熱臺(tái)的表面上；

利用所述加熱臺(tái)對(duì)貼附有熱釋放膠的復(fù)合膜進(jìn)行加熱。

優(yōu)選地，制作形成包括彈性膜和導(dǎo)電膜的復(fù)合膜包括：

在所述彈性膜的邊沿上設(shè)置圓環(huán)框；