[发明专利]一种三维纸基多功能电路的构建方法

摘要

本发明公开了一种三维纸基多功能电路的构建方法。该纸基多功能电路由传输板、隔离板和功能板三部分组成。制备过程包括以下步骤：设计三维纸基多功能电路的整体布局；固态蜡打印及熔蜡成型；生长金纳米粒子；二次固态蜡打印处理；折叠组装。以廉价、易折叠的纸基材作为基底材料构建的纸电路具有一定的柔性，可弯曲、易折叠，对环境友好。通过该方法制备的纸电路不仅具有优异的横向导电性能，而且克服了纸基纵向导电的难题，在柔性电子器件领域具有广阔的应用前景。

主权项

一种三维纸基多功能电路的构建方法，其特征是包括以下制备步骤：（1）采用Photoshop CS6 或者 CorelDRAW X6或者Aillustrator CS6 软件设计三维纸基多功能电路的整体布局；沿该纸基多功能电路的长边方向从左向右依次为传输板、隔离板和功能板；（2）借助固态蜡打印机将步骤（1）设计的图案打印于A4尺寸的复印纸上；（3）将步骤（2）得到的纸张置于加热板或者烘箱中，在60‑120℃的环境中加热处理30‑120秒，使打印的蜡融化并在相应的区域浸透整个纸张的厚度，形成疏水墙；未打印蜡图案的区域呈现亲水特性；在传输板、隔离板和功能板上分别有2块、4块、6块亲水区域；（4） 量取100 mL去离子水于三口烧瓶中，加热至90℃后滴加1.0 mL质量分数为1%的HAuCl4溶液，加热至96℃并保持1分钟；之后加入3.0 mL 质量分数为1%的柠檬酸钠溶液，继续搅拌反应15 分钟；自然冷却至室温即可得到粒径为12‑15 nm的金纳米粒子；（5）取一定量的步骤（4）得到的金纳米粒子溶液滴加至步骤（3）得到的传输板、隔离板和功能板亲水区域，室温下干燥2小时后再重复滴加两次以固载更多金纳米粒子作为种子；（6）用二次水对上述区域进行洗涤之后，滴加新鲜制备的生长液，该生长液中含有体积比为1:1的200 mM的盐酸羟胺和质量分数为1%的HAuCl4溶液，反应2小时后重复滴加上述生长液2次；（7）在经过上述处理的纸芯片的亲水区域的背面滴加等量的金纳米粒子溶液并重复步骤（5）和步骤（6），最终得到具有优异的横向导电性和良好纵向导电性的纸基金导电线和纸基金电极；根据所属功能的不同，功能板上的6块生长有金纳米粒子的亲水区域可以分为正方形外接电极a、长方形金导电线b、以及有圆形区域和矩形区域组合成的多功能电极c；（8）借助固态蜡打印机在两个多功能电极c的圆形和矩形区域结合处分别打印一条矩形的蜡图案；将得到的纸张置于电子万用炉上方来回移动，均匀加热使得打印的蜡图案融化并浸透生长有金纳米粒子的电极，形成既导电又疏水的纸基多功能电极；（9）沿着传输板与隔离板之间的空白区域以及隔离板与功能板之间的空白区域进行折叠，进而形成三维纸基多功能电路。