可拉伸电容器电极-导体结构的制备方法技术

本发明专利技术涉及可拉伸电容器电极‑导体结构的制备方法，包括沿第一方向和第二方向对一弹性基底进行预拉伸；在弹性基底的表面铺设碳纳米管活性物质复合层，包括：将第一碳纳米管膜状结构铺设在弹性基底上，该第一碳纳米管膜状结构包括多个超顺排碳纳米管膜；在第一碳纳米管膜状结构的表面覆盖掩模板；向该第一碳纳米管膜状结构的表面加入电极活性物质形成第一活性物质层；移除掩模板；在第一活性物质层远离的表面铺设第二碳纳米管膜状结构。撤掉弹性基底的预拉伸使弹性基底恢复到原始形态，在碳纳米管活性物质复合层的表面形成多个褶皱。以及处理碳纳米管活性物质复合层形成电容器电极‑导体结构。

The preparation method of electrode conductor structure of stretch capacitor

【技术实现步骤摘要】
可拉伸电容器电极-导体结构的制备方法
本专利技术涉及一种可拉伸电容器电极-导体结构的制备方法，尤其涉及一种可以沿不同方向大应变拉伸的电容器电极-导体结构的制备方法。
技术介绍
在可拉伸电子设备的实际工作环境中，例如生物组织中，往往会发生不同方向的反复形变，这就要求可拉伸电子设备不仅能够能承受单次大应变的拉伸，还需要承受不同方向的反复的形变，即需要具有对不同方向应变循环的高耐受性。可拉伸电容器是一比较常用的可拉伸电子设备。为了能够与可拉伸电容器的工作特点和工作环境相匹配，可拉伸电容器电极及导体均需要具有耐不同方向反复拉伸的能力。碳纳米管薄膜具有良好的力学性能和电学性能，能够作为导体，还能够以不同方式同其他活性材料复合，获得具有良好的电学性能的电容器电极。然而，现有的碳纳米管电极及导体只能在单一方向进行小应变的拉伸，不能够承受多个方向反复大应变拉伸。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种可拉伸电容器电极-导体结构的制备方法，该制备方法得到的可拉伸电容器电极-导体结构能够承受不同方向大应变反复拉伸。一种可拉伸电容器电极-导体结构的制备方法，包括以下步骤：步骤S1，提供一弹性基底，沿第一方向和第二方向对该弹性基底进行预拉伸，使所述弹性基底处于拉伸状态，该第一方向和第二方向交叉；步骤S2，在所述弹性基底的表面铺设一碳纳米管活性物质复合层，具体包括以下步骤：S21，将一第一碳纳米管膜状结构铺设在处于拉伸状态的弹性基底的表面，该第一碳纳米管膜状结构包括多个超顺排碳纳米管膜，该多个超顺排碳纳米管膜层叠设置，每个超顺排碳纳米管膜包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管基本沿同一方向延伸；S22，在所述第一碳纳米管膜状结构远离所述基底的表面覆盖一第一掩模板；S23，向所述第一碳纳米管膜状结构远离所述弹性基底的表面加入电极活性物质，在所述第一碳纳米管膜状结构的部分表面形成一第一活性物质层；S24，移除所述第一掩模板；S25，在所述第一活性物质层远离所述弹性基底的表面铺设一第二碳纳米管膜状结构，形成所述碳纳米管活性物质复合层，该第二碳纳米管膜状结构包括多个超顺排碳纳米管膜，该多个超顺排碳纳米管膜层叠设置，每个超顺排碳纳米管膜包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管基本沿同一方向延伸；步骤S3，撤掉弹性基底的预拉伸使处于拉伸状态的弹性基底恢复到原始形态，进而在所述碳纳米管活性物质复合层的表面形成多个褶皱；以及步骤S4，处理所述碳纳米管活性物质复合层，形成电容器电极和导体结构，该电容器电极和导体结构一体成型，进而得到所述可拉伸电容器电极-导体结构。与现有技术相比，本专利技术提供的可拉伸电容器电极-导体结构的制备方法通过在两个交叉的方向上对弹性基底进行预拉伸后，在该弹性基底的表面铺设碳纳米管活性物质复合层，然后再撤掉弹性基底的预拉伸，进而在碳纳米管活性物质复合层的表面形成多个褶皱。当该可拉伸复合电极沿多个不同方向同时被拉伸时，该多个褶皱可以在多个不同的应变方向上同时展开，吸收应变，使可拉伸电容器电极-导体结构在多个不同方向同时大应变反复拉伸时不容易断裂。附图说明图1为本专利技术实施例提供的可拉伸电容器电极-导体结构的制备方法的流程图。图2为本专利技术实施例提供的可拉伸电容器电极-导体结构的制备方法的示意图。图3为本专利技术实施例提供的超顺排碳纳米管膜的扫描电子显微镜照片。图4为本专利技术实施例1中的可拉伸电容器电极-导体结构的结构示意图。图5为本专利技术实施例2中的可拉伸电容器电极-导体结构的结构示意图。图6为本专利技术实施例1中可拉伸电容器电极-导体结构沿不同方向拉伸时电极电阻随应变变化的关系图。图7为本专利技术实施例提供的可拉伸超级电容器的结构示意图。图8为本专利技术实施例提供的可拉伸超级电容器沿不同方向拉伸时充放电循环性能图。图9为本专利技术实施例提供的可拉伸超级电容器沿不同方向的循环拉伸过程中，容量保持率随循环次数的变化曲线。图10为本专利技术实施例提供的可拉伸超级电容器初始状态和2000次不同方向循环拉伸后的充放电曲线。图11为本专利技术实施例提供的可拉伸超级电容器在动态应变下的充放电曲线。图12为本专利技术实施例提供的可拉伸电容器电极-导体结构的结构示意图。图13为本专利技术实施例提供的可拉伸电容器电极-导体结构的竖切面示意图。主要元件符号说明可拉伸电容器电极-导体结构10弹性基底102电容器电极104导体结构106褶皱108如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式以下将结合附图及具体实施例，对本专利技术提供的可拉伸电容器电极-导体结构的制备方法作进一步详细说明。请参阅图1和2，本专利技术实施例提供一种可拉伸电容器电极-导体结构的制备方法，包括以下步骤：步骤S1，提供一弹性基底，沿第一方向和第二方向对该弹性基底进行预拉伸，使所述弹性基底处于拉伸状态，该第一方向和第二方向交叉；步骤S2，在所述弹性基底的表面铺设一碳纳米管活性物质复合层，具体包括以下步骤：S21，将一第一碳纳米管膜状结构铺设在处于拉伸状态的弹性基底的表面，该第一碳纳米管膜状结构包括多个超顺排碳纳米管膜，该多个超顺排碳纳米管膜层叠设置，每个超顺排碳纳米管膜包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管基本沿同一方向延伸；S22，在所述第一碳纳米管膜状结构远离所述基底的表面覆盖一第一掩模板；S23，向所述第一碳纳米管膜状结构远离所述弹性基底的表面加入电极活性物质，在所述第一碳纳米管膜状结构的部分表面形成一第一活性物质层；S24，移除所述第一掩模板；S25，在所述第一活性物质层远离所述弹性基底的表面铺设一第二碳纳米管膜状结构，形成所述碳纳米管活性物质复合层，该第二碳纳米管膜状结构包括多个超顺排碳纳米管膜，该多个超顺排碳纳米管膜层叠设置，每个超顺排碳纳米管膜包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管基本沿同一方向延伸；步骤S3，撤掉弹性基底的预拉伸使处于拉伸状态的弹性基底恢复到原始形态，在所述碳纳米管活性物质复合层的表面形成多个褶皱；以及步骤S4，处理所述碳纳米管活性物质复合层，形成电容器电极和导体结构，该电容器电极和导体结构一体成型，进而得到所述可拉伸电容器电极-导体结构。步骤S1中，所述第一方向和第二方向的交叉角度不限。优选的，所述第一方向和第二方向垂直交叉，因为垂直交叉时可以使弹性基底在预拉伸时受力更均匀，当预拉伸撤掉时，在碳纳米管活性物质复合层表面形成的多个褶皱的分布以及褶皱的大小，形状等更加均匀，进而使可拉伸电容器电极-导体结构在任意方向被拉伸时，该多个褶皱可以在应力方向上均得到更好的伸展，提高可拉伸电容器电极-导体结构的耐不同方向拉伸的能力。本实施例中，所述第一方向和第二方向垂直交叉。可以理解，在其它实施例中，也可以沿三个或三个以上的方向对该弹性基底进行预拉伸，使所述弹性基底处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可拉伸电容器电极-导体结构的制备方法，包括以下步骤：/n步骤S1，提供一弹性基底，沿第一方向和第二方向对该弹性基底进行预拉伸，使所述弹性基底处于拉伸状态，该第一方向和第二方向交叉；/n步骤S2，在所述弹性基底的表面铺设一碳纳米管活性物质复合层，具体包括以下步骤：/nS21，将一第一碳纳米管膜状结构铺设在处于拉伸状态的弹性基底的表面，该第一碳纳米管膜状结构包括多个超顺排碳纳米管膜，该多个超顺排碳纳米管膜层叠设置，每个超顺排碳纳米管膜包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管基本沿同一方向延伸；/nS22，在所述第一碳纳米管膜状结构远离所述基底的表面覆盖一第一掩模板；/nS23，向所述第一碳纳米管膜状结构远离所述弹性基底的表面加入电极活性物质，在所述第一碳纳米管膜状结构的部分表面形成一第一活性物质层；/nS24，移除所述第一掩模板；/nS25，在所述第一活性物质层远离所述弹性基底的表面铺设一第二碳纳米管膜状结构，形成所述碳纳米管活性物质复合层，该第二碳纳米管膜状结构包括多个超顺排碳纳米管膜，该多个超顺排碳纳米管膜层叠设置，每个超顺排碳纳米管膜包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管基本沿同一方向延伸；/n步骤S3，撤掉弹性基底的预拉伸使处于拉伸状态的弹性基底恢复到原始形态，进而在所述碳纳米管活性物质复合层的表面形成多个褶皱；以及/n步骤S4，处理所述碳纳米管活性物质复合层，形成电容器电极和导体结构，该电容器电极和导体结构一体成型，进而得到所述可拉伸电容器电极-导体结构。/n...

【技术特征摘要】
1.一种可拉伸电容器电极-导体结构的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，提供一弹性基底，沿第一方向和第二方向对该弹性基底进行预拉伸，使所述弹性基底处于拉伸状态，该第一方向和第二方向交叉；
步骤S2，在所述弹性基底的表面铺设一碳纳米管活性物质复合层，具体包括以下步骤：
S21，将一第一碳纳米管膜状结构铺设在处于拉伸状态的弹性基底的表面，该第一碳纳米管膜状结构包括多个超顺排碳纳米管膜，该多个超顺排碳纳米管膜层叠设置，每个超顺排碳纳米管膜包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管基本沿同一方向延伸；
S22，在所述第一碳纳米管膜状结构远离所述基底的表面覆盖一第一掩模板；
S23，向所述第一碳纳米管膜状结构远离所述弹性基底的表面加入电极活性物质，在所述第一碳纳米管膜状结构的部分表面形成一第一活性物质层；
S24，移除所述第一掩模板；
S25，在所述第一活性物质层远离所述弹性基底的表面铺设一第二碳纳米管膜状结构，形成所述碳纳米管活性物质复合层，该第二碳纳米管膜状结构包括多个超顺排碳纳米管膜，该多个超顺排碳纳米管膜层叠设置，每个超顺排碳纳米管膜包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管基本沿同一方向延伸；
步骤S3，撤掉弹性基底的预拉伸使处于拉伸状态的弹性基底恢复到原始形态，进而在所述碳纳米管活性物质复合层的表面形成多个褶皱；以及
步骤S4，处理所述碳纳米管活性物质复合层，形成电容器电极和导体结构，该电容器电极和导体结构一体成型，进而得到所述可拉伸电容器电极-导体结构。


2.如权利要求1所述的可拉伸电容器电极-导体结构的制备方法，其特征在于，在步骤S25之后S3之前进一步包括步骤S26：在所述第二碳纳米管膜状结构远离所述弹性基底的表面覆盖一第二掩模板，向所述第二碳纳米管膜状结构远离所述弹性基底的表面加入所述活性物质，在所述第二碳纳米管膜状结构的部分表面形成一第二活性物质层；移除所述第二掩模板；以及在所述第二活性物质层远离所述弹性基底的表面铺设一第三碳纳米管膜状结构，该第三碳纳米管膜状结构包括多个超顺排碳纳米管膜，该多个超顺排碳纳米管膜层叠设置；以此类推，多次重复步骤S26，形成所述碳纳米管活性物质复合层。


3.如权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：于洋，王佳平，姜开利，范守善，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11