本發(fā)明涉及導(dǎo)電薄膜技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種柔彈性導(dǎo)電薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

電子皮膚是一種可以覆蓋智能機(jī)器人、人體、衣物、醫(yī)療設(shè)備等復(fù)雜或動(dòng)態(tài)表面上，實(shí)現(xiàn)智能制造和機(jī)器人等的傳感及感知以及保障人機(jī)共融系統(tǒng)的安全等最為重要的可穿戴設(shè)備之一，具有輕薄化、柔性化、彈性化的特點(diǎn)，能夠自由彎曲、拉伸、扭轉(zhuǎn)且不失其正常功能。作為電極層的柔彈性導(dǎo)電薄膜，不僅是電子皮膚的重要組成部分，而且還是對(duì)柔彈性有特殊要求的觸摸屏、顯示器、薄膜太陽(yáng)能電池、有機(jī)發(fā)光二極管等重要組成部分。

目前，在電子皮膚領(lǐng)域廣泛采用的導(dǎo)電薄膜主要有：1.在彈性基底上利用印刷技術(shù)打印導(dǎo)電線路；2.在彈性基底上噴涂、濺射、沉積金屬納米導(dǎo)電微粒，金屬納米線，石墨烯，碳納米管等。而目前采用彈性基底和導(dǎo)電金屬材料的導(dǎo)電薄膜，在動(dòng)態(tài)測(cè)量過程中其導(dǎo)電性能的變化會(huì)影響到電子皮膚的測(cè)量準(zhǔn)確性，尤其是在發(fā)生拉伸，彎曲變形情況，導(dǎo)電薄膜的阻值會(huì)發(fā)生明顯變化。因此，如何在保證導(dǎo)電薄膜具有柔、彈性的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電性能穩(wěn)定，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

而現(xiàn)有的導(dǎo)電薄膜存在制備工藝方法復(fù)雜、成本高等缺點(diǎn)，限制了電子皮膚的廣泛應(yīng)用。因此，如何實(shí)現(xiàn)采用簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的制備方法制備具有柔、彈性且導(dǎo)電性能穩(wěn)定的導(dǎo)電薄膜，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種柔彈性導(dǎo)電薄膜及其制備方法。

該導(dǎo)電薄膜包括預(yù)拉伸的彈性基底、彈性連接體和納米導(dǎo)線，其中，彈性連接體設(shè)置在預(yù)拉伸的彈性基底和納米導(dǎo)線之間。

預(yù)拉伸的彈性基底和彈性連接體均采用聚二甲基硅氧烷(pdms)材料制成。

聚二甲基硅氧烷(pdms)材料由固化劑和預(yù)聚體兩種材料均勻混合而成，所述固化劑和預(yù)聚體的配比為1:5～1:15。

預(yù)拉伸的彈性基底的厚度為1～3mm，拉伸率在10％～30％。

彈性連接體的厚度為50～500μm。

納米導(dǎo)線采用銀納米線(agnws)材料，寬度為2～5mm。

銀納米線(agnws)材料的納米線長(zhǎng)度為10～50μm，直徑為10～100nm。

預(yù)拉伸的彈性基底和彈性連接體均是通過旋涂方式形成的。

納米導(dǎo)線是通過點(diǎn)滴銀納米線(agnws)溶液形成的。

相應(yīng)的，本發(fā)明提供如下制備方法，包括：

s1、在玻璃基底旋涂固化聚二甲基硅氧烷(pdms)形成彈性基底；

s2、將固化后的彈性基底從玻璃基底上剝離并進(jìn)行預(yù)拉伸形成預(yù)拉伸的彈性基底；

s3、在玻璃基底上點(diǎn)滴銀納米線(agnws)溶液形成納米導(dǎo)線；

s4、在納米導(dǎo)線上旋涂聚二甲基硅氧烷(pdms)；

s5、將預(yù)拉伸的彈性基底放置在s4中未固化的聚二甲基硅氧烷(pdms)上，整體進(jìn)行固化；

s6、將固化后的整體從玻璃板上剝離形成柔彈性導(dǎo)電薄膜。

s4中聚二甲基硅氧烷(pdms)嵌入到所述的銀納米線(agnws)中；

s5中未固化的聚二甲基硅氧烷(pdms)起到粘接劑的作用。

本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：

本發(fā)明的導(dǎo)電薄膜采用了柔彈性好的薄膜材料，無(wú)毒且生物相容性好；采用了導(dǎo)電性優(yōu)異的納米電極，納米尺寸效應(yīng)有助于保證導(dǎo)電薄膜的柔彈性；預(yù)拉伸的彈性體保證形成的導(dǎo)電薄膜在拉伸時(shí)阻值變化小，導(dǎo)電性能穩(wěn)定；采用未固化方式來(lái)粘接形成導(dǎo)電薄膜，避免使用粘接劑增加導(dǎo)電薄膜的厚度。

本發(fā)明的導(dǎo)電薄膜因采用柔彈性材料和納米材料，以及預(yù)拉伸的制作工藝，而具有很好的柔彈性和穩(wěn)定的導(dǎo)電性能，由于其制備工藝簡(jiǎn)單，從而極大地降低了生產(chǎn)成本，可廣泛應(yīng)用于電子皮膚領(lǐng)域，以及對(duì)柔彈性有特殊要求的導(dǎo)電電路中。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的柔彈性導(dǎo)電薄膜的結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖2為本發(fā)明的導(dǎo)電薄膜的制作流程圖，圖2a為預(yù)拉伸的彈性基底制作，圖2b為納米導(dǎo)線制作，圖2c為整體固化成型；

圖3為柔彈性導(dǎo)電薄膜拉伸率與電阻關(guān)系特性曲線。

其中：

1-預(yù)拉伸的彈性基底；2-彈性連接體；3-納米導(dǎo)線；4-粘接面；5-混合過渡區(qū)；6-未預(yù)拉伸的彈性基底；7-玻璃片一；8-組件一；9-玻璃片二；10-液態(tài)二甲基硅氧烷；11-組件二；12-導(dǎo)電薄膜。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

本發(fā)明提供一種柔彈性導(dǎo)電薄膜及其制備方法。如圖1所示，該導(dǎo)電薄膜包括預(yù)拉伸的彈性基底1、彈性連接體2和納米導(dǎo)線3，其中，彈性連接體2位于預(yù)拉伸的彈性基底1和納米導(dǎo)線3之間，預(yù)拉伸的彈性基底1與彈性連接體2接觸形成粘接面4，保證預(yù)拉伸的彈性基底1與彈性連接體2之間的緊密粘接。彈性連接體2材料部分嵌入到納米導(dǎo)線3中形成混合過渡區(qū)5，增強(qiáng)了彈性連接體2和納米導(dǎo)線3之間的粘接效果，由于納米導(dǎo)線3上的納米線從彈性連接體2上脫落會(huì)直接影響導(dǎo)電性能，因此通過未固化彈性連接體2滲入到納米導(dǎo)線3的納米線的間隙中，再進(jìn)行固化處理，有助于提高了導(dǎo)電薄膜的使用壽命和性能。預(yù)拉伸的彈性基底1和納米導(dǎo)線3之間通過彈性連接體2固化粘接成一體，固化后的彈性連接體2起到粘結(jié)劑的作用，有利于導(dǎo)電薄膜的減薄。

其中，預(yù)拉伸的彈性基底1和彈性連接體2采用聚二甲基硅氧烷材料制成，聚二甲基硅氧烷(pdms)為一種高分子有機(jī)硅化合物，無(wú)毒、透明、流動(dòng)性強(qiáng)、生物適應(yīng)性好。預(yù)拉伸的彈性基底1厚度為1～3mm，預(yù)拉伸率為10％～30％，預(yù)拉伸處理將會(huì)提高導(dǎo)電薄膜在導(dǎo)電穩(wěn)定性方面的性能；彈性連接體2的厚度為50～500μm。

聚二甲基硅氧烷材料由固化劑和預(yù)聚體均勻混合而成，固化劑和預(yù)聚體的配比為1:5～1:15。

納米導(dǎo)線3采用銀納米線，銀納米線的納米線長(zhǎng)度為10～50μm，直徑為10～100nm，寬度為2～5mm。銀納米線(agnws)形成的納米導(dǎo)線3的厚度，取決于銀納米線(agnws)溶液點(diǎn)滴的量。

預(yù)拉伸的彈性基底1與彈性連接體2通過固化液態(tài)聚二甲基硅氧烷粘接在一起。

本發(fā)明還提供了一種柔彈性導(dǎo)電薄膜的制備方法，如圖2所示，包括：預(yù)拉伸的彈性基底制作、納米導(dǎo)線網(wǎng)制作和整體固化成型。

1、預(yù)拉伸的彈性基底制作

如圖2a所示，將所述的用于制備二甲基硅氧烷(pdms)材料的固化劑和預(yù)聚體按比例均勻混合，放置于真空壓力容器中除去混合氣泡，制取二甲基硅氧烷(pdms)；

在玻璃片上使用勻膠機(jī)(旋涂?jī)x)旋涂一層二甲基硅氧烷(pdms)，然后在恒溫爐內(nèi)60℃下固化12小時(shí)，形成未預(yù)拉伸的彈性基底6；

從玻璃片一7上剝離未預(yù)拉伸的彈性基底6，將未預(yù)拉伸的彈性基底6裁剪成所需要的尺寸，按照所需的拉伸率進(jìn)行拉伸形成預(yù)拉伸的彈性基底1并固定在玻璃片一7上，整體形成組件一8。

2、納米導(dǎo)線網(wǎng)制作

如圖2b所示，將銀納米線(agnws)分散液置于離心管中，加入乙醇，利用超聲波振蕩器充分震蕩，再使用離心機(jī)離心制備銀納米線(agnws)，反復(fù)過程2～4次；

利用注射器將銀納米線(agnws)溶液滴在裁剪好的玻璃片二9中，待乙醇揮發(fā)后，重復(fù)點(diǎn)滴干燥過程，通過控制點(diǎn)滴次數(shù)來(lái)控制銀納米線(agnws)5的厚度；

進(jìn)一步，在銀納米線(agnws)5上旋涂一層液態(tài)的二甲基硅氧烷(pdms)10，整體形成組件二11。

3、整體固化成型

如圖2c所示，將組件8小心地放置在組件11上，并放在真空環(huán)境半個(gè)小時(shí)除去內(nèi)部的氣泡；

將組裝好的樣品放置到恒溫爐中，在60℃下固化12小時(shí)，使液態(tài)的二甲基硅氧烷(pdms)10充分固化形成彈體連接體2；

將玻璃片一7和玻璃片二9小心揭下，得到導(dǎo)電薄膜12。

進(jìn)一步，對(duì)得到的導(dǎo)電薄膜12開展了拉伸率與電阻之間的變化規(guī)律研究，得到導(dǎo)電薄膜12拉伸率與電阻的關(guān)系特性曲線，如圖3所示，可以看出經(jīng)過預(yù)拉伸的導(dǎo)電薄膜12在拉伸率30％內(nèi)，導(dǎo)電薄膜12的阻值變化僅6ω，因此經(jīng)過預(yù)拉伸處理的導(dǎo)電薄膜12具有很好的導(dǎo)電穩(wěn)定性。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。