[發明專利]一種仿生液態離子導體及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010591054.5
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111986833B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 侯旭;王樹立;楊仙;張運茂
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01B1/22
• 分類號: H01B1/22;H01B13/00;H01L27/12;B81B1/00;G01B7/00;G01B7/16;H03K17/28
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;陳淑嫻

本發明公開了一種仿生液態離子導體，通過把具有連續成形性的溶液作為導體用于多種電子器件的設計。本發明的液態離子導體具有高粘度、高導電率、透明性好、可連續成形、價格低廉、制備過程簡單等特點，可用于制備具有連續流動導體的電子器件，延遲開關器件，柔性圖案化電子器件等，突破了現有可用于制備柔性器件的液態金屬、離子液體等液態導體的制備過程復雜，價格昂貴、透明性不好等缺點，為電子器件的設計制備提供了更多的材料選擇和設計思路，并將拓展柔性電子器件的應用領域。

技術領域

本發明涉及柔性電子器件技術領域，尤其涉及一種仿生液態離子導體及其制備方法和應用。

背景技術

近些年來，隨著柔性軟物質材料日益增長的應用，以及柔性電子器件在醫療、傳感、柔性機器人、人造假肢、可穿戴設備等諸多領域中的持續科研突破和展現的重要應用，柔性電子器件得到了前所未有的關注。柔性導體是柔性器件的核心成分，目前科研人員已經開發了多種柔性導體，包括粘附在柔性基材上的金屬或半導體薄膜、導電聚合物、導電彈性體、水凝膠等固態導體，和封裝在柔性導管中的液態金屬、離子液體等液態導體。與固態導體相比，液態導體具備一些獨特的優勢，如本征的可流動性和自修復性能。但是目前液態金屬和離子液體的制備過程復雜，使其價格昂貴，且材質不透明，限制了其在柔性器件中的發展及應用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，提供一種仿生液態離子導體及其制備方法和應用。

為了實現以上目的，本發明的技術方案為：

一種仿生液態離子導體，所述仿生液態離子導體的組分包括生物大分子、無機鹽和溶劑，其中所述生物大分子的占比為質量分數0.5～5％，所述無機鹽的濃度為0.5～5mol/L；所述生物大分子的原料包括蛋清粉、山藥粉、秋葵干粉中的一種。無機鹽、生物大分子的濃度及溶劑的比例在一定范圍之內以保證所制備的液態離子導體具有高粘度、高導電率和可連續成形等特征。

可選的，所述無機鹽包括鋰鹽、鈉鹽和鉀鹽中的至少一種。無機鹽具有高導電率的特征且不會與生物大分子發生化學反應。

可選的，所述溶劑包括水和甘油的混合溶劑，其中水和甘油的體積比為10:0～5:5。

可選的，所述仿生液態離子導體的粘度為0.4～1.5Pa·s，電導率為3～20S/m。

可選的，向溶劑中加入無機鹽攪拌至無機鹽溶解，然后邊攪拌邊分批加入生物大分子的原料，攪拌4～12小時至形成均一液體。

上述仿生液態離子導體在電子器件中的應用。

可選的，使所述仿生液態離子導體形成循環流動的連續液柱，使所述連續液柱作為電路的一部分，形成基于循環流動液態離子導體的電子器件。

可選的，將所述仿生液態離子導體裝入管道中，管道一端通過蠕動泵連通儲液池，另一端連接出液裝置，將所述出液裝置設于儲液池上方，開啟蠕動泵調節流量為10～100mL/min，于出液裝置下端至儲液池之間形成所述連續液柱；將所述連續液柱的至少一段的兩端接入所述電路。連續液柱通過電極接入電路，連接的電極可以為銅電極、鉑電極、銀/氯化銀電極、碳素電極中的一種。

可選的，提供柔性絕緣基板，所述柔性絕緣基板設有儲液區和與儲液區連通的微通道，使所述微通道作為電路的一部分，將所述仿生液態離子導體注入儲液區，通過按壓儲液區使所述仿生液態離子導體進入微通道中并導通電路，形成延遲開關器件。

可選的，將所述仿生液態離子導體涂覆于柔性絕緣基材上并作為電路的一部分，形成柔性圖案化電子器件。

上述應用中，電源所施加的電壓可以是直流電壓或交流電壓。

本發明的有益效果為：