[发明专利]一种柔性图案化电极的制备和柔性电子设备

说明书

本发明提供的柔性电极的制备方法，在滤纸上形成第一聚二甲基硅氧烷层，将形成有所述第一聚二甲基硅氧烷层的所述滤纸进行个性化图案化切割，将碳纳米管和无水乙醇混合超声分散，再与聚(3,4‑乙烯二氧噻吩)‑聚苯乙烯磺酸混合得到混合液，将所述混合液于个性化图案化切割后的形成有所述第一聚二甲基硅氧烷层的所述滤纸上进行抽滤，形成电极层；在所述电极层上形成第二聚二甲基硅氧烷层，经加热固化，得到柔性电极，本发明利用个性化PDMS模板制备的碳纳米管柔性图案化电极，可以任意改变其形态，可以使其与任意曲面贴合使用，扩大了使用范围。

技术领域

本发明涉及一种利用个性化PDMS模板制备图案化柔性电极及其制备方法和柔性电子设备。

背景技术

近年来，随着柔性电子设备的兴起，柔性电极也成为研究热点，但柔性电极的可弯曲性及其图案单一性严重制约了柔性电子设备的发展。在用于柔性电极的材料中，碳材料是应用最广泛的一类，因为碳材料具有良好的物理化学稳定性、力学性能和环境友好性等优点，尤其是其超高的比表面积和良好的导电性使它成为当前的研究热点，被应用到大多数的电极制备过程中。此外，在碳材料中，碳纳米管相比石墨烯具有成本低廉的优势，所以碳纳米管也被认为是制备柔性电极的首选材料。但是，碳纳米管所制备的薄膜韧性低，无法大程度的弯曲、折叠，且目前采用碳纳米管所制备而成的电极图案单一，较难实现复杂图案的制备，这在实际应用中存在一定的局限性，尤其是在可穿戴领域。

目前的柔性电极材料的制备方法有以下几种：

1、化学气相沉积：化学气相沉积是一种制备无机膜等材料的化工技术，目前被广泛应用制备石墨烯薄膜，也可以用化学气相沉积技术在碳纤维基底上沉积活性物质，用于催化或者能源储备等。将碳纤维基底放在化学气相沉积炉中，在沉积区通入金属化合物活性物质高温气化粉尘，即可得到沉积均匀的金属化合物复合纤维电极层。

2、静电喷涂法：静电喷涂是利用电作用使活性物质喷涂在碳钎维基底表面的一种方法。实验中氧化石墨烯经过hummer改进后的方法获得，然后在去离子水种超声两小时，将超声好的氧化石墨烯和无水乙醇搅拌30分钟，随后，将混合后的溶液在18kV工作电压下以0.5mm每分钟的注入速度电喷涂到镍层的表面上，此外，喷雾沉积过程的温度为50℃，目的是快速蒸发溶剂(乙醇-水混合物)，这有助于形成均匀的氧化石墨烯电极层。

3、旋涂法：首先将制备出的导电材料(银纳米线、碳纳米管、石墨烯等)搅拌均匀，然后利用旋涂机在柔性基底上旋涂形成柔性电极层。实验中将获得的银纳米线溶液在PET基底上以1000转每分钟旋涂20s形成AgNW-PET柔性电极，随后利用焊接法使银纳米线交叉的节点焊接在一起，促进薄膜的导电性。

4、静电纺丝：静电纺丝是利用强电场作用将聚合物溶液通过注射器进行喷射纺丝。具体来说在强静电场作用下注射器针头处的液滴会由球形变为圆锥形即形成“泰勒锥”，并从圆锥尖端延展得到纤维细丝，然后吸附在覆盖有铝箔或者锡箔的平板或者滚筒接收器上。实验中的PVB/SnCl₂ NWs是静电纺丝到旋涂有疏水性的PVB薄膜上，随后将其沉浸在硝酸银溶液中形成银的催化种子层。然后冲洗样品并转移到电解沉积溶液中形成银纳米线层。

虽然上述几种方法都可以制备柔性电极及柔性电极材料且导电性能较好，但所制备的电极图案单一，不能很好的根据需求制作其他图案，这在实际应用中会造成其它方面的成本升高、适用范围有限等问题。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种能够制备复杂图案且能够较大程度的弯曲、折叠的柔性电极及其制备方法。

一种利用PDMS制备图案化柔性电极的方法，包括如下步骤：

在滤纸上形成第一聚二甲基硅氧烷层；

将形成有所述第一聚二甲基硅氧烷层的所述滤纸进行个性化图案化切割；

将碳纳米管和无水乙醇混合超声分散，再与聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸混合得到混合液；