[发明专利]一种柔性的导电金属图案及其制备方法、应用和导电材料

说明书

本发明适用于电子器件制备技术领域，提供了一种柔性的导电金属图案及其制备方法、应用和导电材料，该导电金属图案的制备方法包括以下步骤：将经过或不经过表面硅烷化处理的金属纳米粉末、聚二甲基硅氧烷预聚体和固化剂与或不与第一溶剂进行混合，得到墨汁；将墨汁印刷于柔性基底上，并进行固化，得到印刷后的基底；将印刷后的基底浸入能与水互溶的且能够溶胀墨汁的第二溶剂中进行溶胀处理后，再转移至金属盐溶液中通过化学镀的方法实现图案的金属化，然后经干燥，得到所述导电金属图案。本发明提供的制备方法的流程简单，成本低廉，其采用与工业化制备方法相兼容的印刷和溶液处理法，所制备的柔性导电金属图案与基底结合力强、导电性高、印刷精度高。

技术领域

本发明属于电子器件制备技术领域，尤其涉及一种柔性的导电金属图案及其制备方法和应用。

背景技术

目前，各种新兴电子设备已趋于向柔性发展，包括柔性电路板、射频识别卡、传感器、显示器、太阳能电池、储能器件、智能纺织品，电子皮肤等等。导电材料在柔性电子中是必不可少的，所以开发可弯曲或可折叠的高性能柔性导体对各种新型应用场景都具有十分重要的意义。柔性导电材料有金属薄膜、碳基材料、氧化物、二维过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物、导电聚合物(聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩)等等。而与其它材料相比金属具有高导电性、稳定性、廉价的特点，从而被广泛地使用。

在柔性电子中，为了达到耐机械形变的目的，常将硬质的基板更换为柔韧性的基底，如薄的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺等塑料，聚二甲基硅氧烷(P DMS)、聚氨酯等弹性体，表面粗糙的纤维素纸和织物等等。在上述基材表面制备金属图案，传统的方法是采用光刻技术或者高真空镀膜方法，但是这些技术不利于金属图案的大规模制备。而印刷技术却可以与柔性电子相兼容，利于规模化和低成本生产。目前有很多印刷方法可以在表面较平的塑料基底印刷金属图案，但是采用印刷技术将金属印刷到纸和织物的粗糙基底形成高精度的图案存在困难，因为纸和织物表面粗糙且存在大量的微孔结构，在毛细作用力的作用下，喷墨打印的墨水在他们表面容易扩散，不易直接在纸上印刷形成高精度的图案。所以一般需要对粗糙基底表面进行预处理，比如采用低表面能的硅烷进行疏水化处理，使得墨水不易扩散；或者在表面施加一层预聚物填平表面。另外，通过印刷金属前驱体方法形成的金属层需要经过高温后处理后才能导电，而高温会对塑料或者纸质基底造成不可逆的破坏；且形成的图案由于太薄导致导电性较差。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种柔性的导电金属图案的制备方法，旨在解决背景技术中提出的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种柔性的导电金属图案的制备方法，其包括以下步骤：

将经过或不经过表面硅烷化处理的金属纳米粉末、聚二甲基硅氧烷预聚体和固化剂与或不与第一溶剂进行混合，得到墨汁；

将墨汁印刷于柔性基底上，并进行固化，得到印刷后的基底；

将印刷后的基底浸入能与水互溶的且能够溶胀墨汁的第二溶剂中进行溶胀处理后，再转移至金属盐溶液中通过化学镀的方法实现图案的金属化，然后经干燥，得到所述导电金属图案。

进一步，固化温度为25～150℃，时间为0.5～48小时。

进一步，溶胀处理的时间为1～60分钟。

进一步，干燥的温度为室温～80℃。

进一步，配制的墨汁可根据印刷技术调整第一溶剂的量，第一溶剂所占墨汁总量的体积分数为0～95％。

进一步，印刷的方法为喷涂、滚涂、打印、丝网印刷、3D打印、刮涂、浸涂、凹版印刷和旋涂等中的一种。