[發明專利]激光誘導液態金屬轉印電路、制備方法及柔性壓力傳感器

有效

• 申請號: 202010170222.3
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111256885B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 吳東;吳昊;張樂然;勞召欣;汪超煒
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18;G01L9/06;G01L19/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

1.一種激光誘導液態金屬轉印電路的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：對PDMS層進行飛秒激光掃描，在PDMS層表面形成激光誘導的微納米結構區域和未被激光加工的電路圖案化區域；

步驟2：對飛秒激光掃描后的PDMS層進行液態金屬選擇性轉印，將液態金屬附著在電路圖案化區域形成液態金屬微通道，其中，采用飛秒激光器進行飛秒激光掃描，所述飛秒激光掃描間距50～350μm，其中，對飛秒激光掃描后的PDMS層進行液態金屬選擇性轉印包括：

將飛秒激光掃描后的PDMS層的加工面朝下按壓在一層液態金屬表面，液態金屬附著在電路圖案區域形成液態金屬微通道；

其中，液態金屬在進行液態金屬選擇性轉印前，需進行氧化處理，具體包括將液態金屬均勻鋪展成薄層，暴露在空氣中進行氧化；

步驟3：在液態金屬微通道的兩端分別連接導線形成引出電極；

步驟4：對具有液態金屬微通道的PDMS層旋涂液態PDMS，固化形成PDMS膜，完成制備。

2.如權利要求1所述的激光誘導液態金屬轉印電路的制備方法，其特征在于，在進行步驟1之前，所述激光誘導液態金屬轉印電路的制備方法還包括對所述PDMS層粘貼水溶性膠帶的步驟；

在進行步驟1之后步驟2之前，所述激光誘導液態金屬轉印電路的制備方法還包括去除殘余的水溶性膠帶的步驟，具體包括：在去離子水中進行超聲清洗，將電路圖案化區域的殘余水溶性膠帶去除。

3.如權利要求1或2所述的激光誘導液態金屬轉印電路的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，飛秒激光掃描操作具體包括：采用飛秒激光器在掃描振鏡引導下對PDMS層進行飛秒激光掃描；

其中，中心波長為700～1000nm；脈寬為小于120fs；重復頻率為0.1～1000KHz；掃描速度為10～100mm/s，激光功率為100～500mW。

4.如權利要求1或2所述的激光誘導液態金屬轉印電路的制備方法，其特征在于，所述液態金屬為鎵銦錫合金，各個組分的質量百分比為：鎵68.5％、銦21.5％和錫10％；或者所述液態金屬為鎵銦合金，各個組分的質量百分比為：鎵75％和銦25％。

5.如權利要求1所述的激光誘導液態金屬轉印電路的制備方法，其特征在于，所述步驟3中，引出電極的材質為銅、鐵或者銀。

6.如權利要求1所述的激光誘導液態金屬轉印電路的制備方法，其特征在于，所述步驟4的具體操作包括：對具有液態金屬微通道的PDMS層旋涂液態PDMS，抽真空30～60min；在90～100℃的條件下固化45～60min，形成PDMS膜，完成制備；

其中，液態PDMS包括質量比為10：1的PDMS預聚物和PDMS固化劑。

7.一種由如權利要求1至6任一項所述的激光誘導液態金屬轉印電路的制備方法制備得到的激光誘導液態金屬轉印電路，其特征在于，包括：

PDMS層；

PDMS膜，設置于所述PDMS層上；

液態金屬微通道，作為電路通道設置于所述PDMS層和PDMS膜之間；

兩根引出電極，分別與液態金屬微通道的兩個端部相連，其中，每根引出電極的另一端向外延伸，用于連接外部電路。

8.如權利要求7所述的激光誘導液態金屬轉印電路，其特征在于，所述液態金屬微通道厚度為20～100μm。

9.一種柔性壓力傳感器，其特征在于，包括：

如權利要求7或8所述的激光誘導液態金屬轉印電路；

電阻計，所述電阻計通過導線與所述激光誘導液態金屬轉印電路的引出電極相連。

10.一種如權利要求9所述的柔性壓力傳感器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

將所述激光誘導液態金屬轉印電路的引出電極通過導線與電阻計相連，完成制備。