[发明专利]静电纺丝与化学沉积技术制备柔性导电线路的方法及装置

说明书

本发明公开了静电纺丝与化学沉积技术制备柔性导电线路的方法，基于电流体驱动双喷头微滴喷射装置，包括安装有柔性基板的二维移动平台，其侧面设置有CCD相机，其上方设置有喷头A和喷头B，喷头A和喷头B通过导线连接有驱动电源，还通过导气管分别连接到微量气泵A和微量气泵B，驱动电源、二维移动平台、CCD相机、微量气泵A和微量气泵B均与控制设备相连；本发明的装置先后控制抗坏血酸溶液和硝酸银溶液喷出，并按照同一轨迹沉积，两种微滴发生化学反应并沉积金属银，形成了柔性导电线路。采用本发明的方法制备的导电线路不受基底材料及形状限制，操作简单，可控性高，而且还能制备出几微米到几百微米的跨尺度柔性导电线路。

技术领域

本发明属于柔性导电线路制备技术领域，涉及静电纺丝与化学沉积技术制备柔性导电线路的方法，本发明还涉及使用该方法制备柔性导电线路的电流体驱动双喷头微滴喷射装置。

背景技术

目前在柔性基板上制造导电线路的方式通常分为：植入式、丝网印刷和微滴喷射。(1)植入式，主要是将导电纤维通过刺绣、缝纫、织造、编织等手段植入到织物中以形成导电线路；但在植入过程中导电纤维很容易发生弯曲，为了避免上述问题，织物中的导电纱线就必须具有较高的强度和弹性，这样不仅增加了制造导电纤维的成本和难度，且成型后的织物太硬、重量大、不易弯曲。(2)丝网印刷技术，主要利用导电浆料在基板上印刷成导电线路；虽然工艺简单，但印刷材料成本高、浪费大，其网格的存在对导电线路的宽度有限制，而且后续较高的烧结温度会直接影响基板的自身性能。(3)微滴喷射技术主要采用“挤压”的方式将导电墨水以微滴形式喷射，再通过运动平台装置按照预定轨迹运行，在基板上打印出导电图案；这种通过“挤压”方式喷射的微滴难以实现微尺度导线的制备，且该方法使用的墨水通常为金属纳米墨水，其制备工艺复杂、成本较高，不利于大范围的推广使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种静电纺丝与化学沉积技术制备柔性导电线路的方法，解决了现有方法制备柔性导电线路线宽受制、柔性差的问题。

本发明的另一目的是提供使用上述方法制备柔性导电线路的电流体驱动双喷头微滴喷射装置。

本发明所采用的一种的技术方案是电流体驱动双喷头微滴喷射装置，包括二维移动平台，二维移动平台上安装有柔性基板，二维移动平台的侧面设置有CCD相机，二维移动平台的上方设置有喷头A和喷头B，喷头A和喷头B通过导线连接有驱动电源，喷头A和喷头B通过导气管分别连接到微量气泵A和微量气泵B，驱动电源、二维移动平台、CCD相机、微量气泵A和微量气泵B均与控制设备相连接。

本发明的特点还在于：

柔性基板为纸片、聚乙烯醇(PVA)薄膜、聚酯(PET)薄膜、聚酰亚胺(PI)、纺织材料中的任意一种。

喷头A与喷头B均由主体玻璃管、连接玻璃管和铜电极通过环氧树脂依次粘合而成。

主体玻璃管的长度为8mm～15mm，内径为3～7mm，外径为4～8mm，主体玻璃管的喷射口直径为100μm～200μm。

连接玻璃管的长度为10～20mm，内径为1～9mm，外径为3～8mm。

铜电极为2层阶梯状，铜电极的底层外径为4～8mm，厚度为0.5～1.5mm；铜电极的顶层外径为3～7mm，厚度0.3～1.5mm，内径为1～5mm。

本发明所采用的另一种的技术方案是，静电纺丝与化学沉积技术制备柔性导电线路的方法，采用上述的电流体驱动双喷头微滴喷射装置，电流体驱动双喷头微滴喷射装置先后控制抗坏血酸溶液和硝酸银溶液喷出，并按照同一轨迹沉积，沉积的硝酸银微滴与抗坏血酸微滴发生化学反应，形成柔性导电线路；具体制备方法按照以下步骤：

步骤1：将柔性基板安装在二维移动平台上，在喷头A中盛装抗坏血酸溶液，在喷头B中盛放硝酸银溶液；