[发明专利]具有拉伸和温度感知的超薄透气柔性蝶形天线及制备方法

说明书

本发明公开了一种具有拉伸和温度感知的超薄透气柔性蝶形天线及制备方法，在碳纳米管溶液得到导电聚合物A旋涂于PI薄膜上烘干固化，得到柔性导电薄膜；将柔性导电薄膜通过激光切割得到柔性蝶形天线导体层；柔性蝶形天线导体层附到多孔热塑聚氨酯薄膜纤维薄膜上热压，得到转印在多孔聚氨酯透气纤维薄膜上的蝶形天线导体层；在蝶形结构表层覆盖一层多孔热塑聚氨酯纤维薄膜，二次热压，得到透气柔性蝶形天线。本发明实现导电通路从纳米到微米尺度的跨越，保证导体在毫米尺度下的导电连续性和天线导体与透气介质稳定键合。制备的天线具有传感功能，能实现对拉伸应变和温度感知，适用于可穿戴电子设备和皮肤集成的柔性电子。

技术领域

本发明属于柔性电子及微波射频器件领域，特别是一种具有拉伸应变和温度感知功能的超薄柔性透气蝶形天线。

背景技术

随着人工智能、人机交互、健康监测等领域的快速发展，柔性电子技术成为了这些应用场景重要的技术手段，而作为柔性电子的无线终端——天线，是整个电子设备上的关键部件，在信号传输、供电、甚至传感等方面具有重要作用。尤其对于健康监测，目前具有可弯曲、拉伸的柔性天线已经得到广泛研究，但是为了适应实际人体穿戴需求这类天线普遍存在两个致命的缺陷：(1)其中天线导体结构都是被封装在具有弹性的硅胶或者有机弹性树脂来保证它们的高延展性，但是它们内部密致的分子链式结构形成了较差的透气性能，从而在设备长时间紧凑穿戴过程中可能造成人体不适，甚至引起严重的皮肤炎症；(2)因为柔性器件需要与皮肤紧密贴合，皮肤具有水汽、汗液挥发的化学环境导致传统的天线金属导体容易被氧化，并且传统铜金属导体延展性较差，导致天线不容易贴合。此外，对于常见的透气织物天线，因为织物周期的纹波结构，导致金属难以与织物基体紧密贴合，并且需要复杂的工艺和昂贵的设备才能保证织物天线的加工，因此，编织天线也很难满足人体高性能穿戴天线的需要。

综上，为了解决传统天线的透气性能缺失和柔性导体容易被氧化的问题，结合超薄透气介电层和具有柔性的非金属导电材料的定制化结构，开发具有高透气性能、同时能够抵抗人体化学环境侵蚀的柔性天线是很有必要的，从而实现柔性天线在不干扰人体正常活动情况下长时间的佩戴，为下一代皮肤电子提供新途径。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种具有拉伸应变和温度感知的超薄透气柔性蝶形天线及其制备方法，该方法通过混合掺杂制备柔性复合导电薄膜，利用纳米激光切割天线蝶形结构，采用无束缚转印蝶形结构，利用热压方法实现柔性天线一体化封装。制备的柔性透气天线具有一定的传感功能，能实现对拉伸应变和一定范围内的温度感知，适用于可穿戴电子设备和皮肤集成的柔性电子。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

本发明一方面，提供了一种具有拉伸和温度感知的超薄透气柔性蝶形天线的制备方法，包括以下步骤：

S1，柔性导体制备：

按照质量比(5～10)：(2～5)在碳纳米管溶液中加入微米空心银球，得到混合溶液，按照质量比1：(0.6～1)将混合溶液与聚乙烯醇水溶液混合，离心搅拌、真空抽滤，得到导电聚合物A；将导电聚合物A旋涂于PI薄膜上，烘干固化，得到柔性导电薄膜；

S2，蝶形结构切割：

将步骤S1制备的柔性导电薄膜通过真空吸附在蝶形玻璃载板上，通过调整紫外光的功率和切割速度进行循环切割，通过激光烧蚀玻璃载板上的柔性导电薄膜，剥掉残留的导电薄膜，得到表面覆有PI导体支撑基体的柔性蝶形天线导体层；

S3，天线导体转印：

将覆有PI导体支撑基体的柔性蝶形天线导体层附到多孔热塑聚氨酯薄膜纤维薄膜上，置于热压机下热压，得到转印在多孔聚氨酯透气纤维薄膜上的覆有PI柔性蝶形天线导体层；

S4，天线封装：