[發(fā)明專利]一種彈性導(dǎo)體復(fù)合膜及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010257987.0
• 申請日: 2020-04-03
• 公開（公告）號: CN111430062A
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬志軍;鄭子劍
• 申請（專利權(quán)）人: 香港理工大學(xué)
• 主分類號: H01B5/14
• 分類號: H01B5/14;H01B13/00
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 郭帥

本申請?zhí)峁┝艘环N彈性導(dǎo)體復(fù)合膜及其制備方法，彈性導(dǎo)體復(fù)合膜采用可電紡熱塑性彈性體和液態(tài)金屬作為原料，通過電紡技術(shù)得到復(fù)合膜的基膜層，在基膜層表面涂布液態(tài)金屬，獲得的復(fù)合膜拉伸性好，導(dǎo)電能力強，在抗拉伸的同時具備優(yōu)良的電穩(wěn)定性；基膜層電紡纖維為網(wǎng)狀孔隙結(jié)構(gòu)，使得復(fù)合膜還具備良好的透汽性和透氣性；用于制備復(fù)合膜的熱塑性彈性體和液態(tài)金屬都屬于成本較低的材料，使得該復(fù)合膜生產(chǎn)成本降低，經(jīng)濟適用性好；電紡和涂布等通用的制備手段有利于大批量工業(yè)生產(chǎn)，并且可根據(jù)實際應(yīng)用需求對復(fù)合膜進行物理擴展，相比現(xiàn)有的導(dǎo)電材料本發(fā)明的彈性導(dǎo)體復(fù)合膜更適用于可拉伸電子電路、柔性電池、可拉伸光源器件、穿戴式設(shè)備等多個領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于導(dǎo)體材料領(lǐng)域，具體涉及一種彈性導(dǎo)體復(fù)合膜及其制備方法。

背景技術(shù)

彈性導(dǎo)體對于可穿戴電子產(chǎn)品是不可或缺的組成部分，尤其是例如柔性機器人、生物信息驅(qū)動設(shè)備、用于健康監(jiān)控的醫(yī)用植入物等柔性電子設(shè)備。彈性導(dǎo)體的性能除了考慮其導(dǎo)電性和彈性，電穩(wěn)定性也是極其重要的考慮因素，不少實際應(yīng)用例如可拉伸電子電路、柔性電池、可拉伸光源器件等都需要導(dǎo)電材料具有高電穩(wěn)定性來保證器件在變形過程中仍能保持良好的工作性能，然而對于高拉伸性的彈性導(dǎo)體來說同時兼?zhèn)涓唠姺€(wěn)定性是相當具有挑戰(zhàn)性的。另外，除了高電穩(wěn)定性，把多孔薄膜的彈性導(dǎo)體應(yīng)用于可穿戴電子產(chǎn)品中的彈性導(dǎo)體也是迫切需要的，還要求這類導(dǎo)電材料具備良好的透氣和透汽性能。隨著可穿戴產(chǎn)品的發(fā)展，未來的穿戴式電子產(chǎn)品還需要可拉伸的導(dǎo)電材料滿足支持多功能、封裝體積小、集成度高等條件，以支持更優(yōu)的產(chǎn)品性能。

而目前并不具備一種較為成熟方便的制備上述包括拉伸性好、高導(dǎo)電性和高穩(wěn)定性等優(yōu)點的彈性導(dǎo)體的方法。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，本發(fā)明旨在提供一種彈性導(dǎo)體復(fù)合膜及其制備方法，以克服以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，使其同時滿足高拉伸性、高導(dǎo)電性和高電穩(wěn)定性，還兼具良好的透汽性和透氣性。

本發(fā)明一種彈性導(dǎo)體復(fù)合膜，包括：基膜層和涂布在基膜層表面的涂覆材料，其中基膜層為可電紡熱塑性彈性體，涂覆材料為熔點低于室溫的液態(tài)金屬。

優(yōu)選地，為了進一步增加復(fù)合膜的電導(dǎo)率，在基膜層與涂覆材料之間還形成有一納米銀導(dǎo)電層。

優(yōu)選地，所述彈性導(dǎo)體復(fù)合膜為多層結(jié)構(gòu)，由基膜層與涂覆材料依次交替垂直式堆疊而成。

優(yōu)選地，所述彈性導(dǎo)體復(fù)合膜為多層結(jié)構(gòu)，由基膜層、納米銀導(dǎo)電層、涂覆材料依次交替垂直式堆疊而成。

優(yōu)選地，涂覆材料經(jīng)過帶有圖案的模具在基膜層表面形成所述圖案。

優(yōu)選地，為了提升彈性導(dǎo)體復(fù)合膜的電接觸性能，在該復(fù)合膜與生物體接觸面上還覆蓋有一層離子導(dǎo)電水凝膠，所述離子導(dǎo)電水凝膠形成的圖案與所覆蓋面上涂覆材料形成的圖案一致。

優(yōu)選地，所述可電紡熱塑性彈性體為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，該可電紡熱塑性彈性體在所形成的電紡聚合物溶液中的質(zhì)量百分比濃度為5wt％-20wt％。

優(yōu)選地，所述液態(tài)金屬為室溫液態(tài)鎵基合金。

優(yōu)選地，所述室溫液態(tài)鎵基合金為共晶鎵銦合金，其中鎵銦兩種元素的質(zhì)量比為75:25。

另一方面，本發(fā)明還提供一種上述彈性導(dǎo)體復(fù)合膜的制備方法，包括：

步驟S1.溶解可電紡熱塑性彈性體于中間劑以形成電紡聚合物溶液；

步驟S2.使用所述電紡聚合物溶液進行電紡，在鋼板上收集電紡絲以形成彈性導(dǎo)體復(fù)合膜的基膜層；

步驟S3.在基膜層表面涂布涂覆材料，其中涂覆材料為熔點低于室溫的液態(tài)金屬。

優(yōu)選地，在步驟S3之前還包括：