一种液态金属电极及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种液态金属电极及其制备方法。本发明专利技术一具体实施方式包括：基底，所述基底为上设有微槽，所述微槽的端部设有电极触点；盖板，与所述基底贴合连接，用于封装所述微槽以形成微空腔；金属电路层，由所述液态金属以流动状态分布在所述微空腔内形成的，用于导通电路。该实施方式通过模板法获得具有微槽的柔性基底，然后将电极触点连接至微槽端部，再使用柔性盖板将微槽封装成微空腔后注入液态金属，从而能够得到高精度的且拉伸性能优异的液态金属电极；解决了现有技术中难以利用液态金属得到可拉伸电极的问题。

A liquid metal electrode and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种液态金属电极及其制备方法
本专利技术涉及电极制备
，尤其涉及一种液态金属电极及其制备方法。
技术介绍
可拉伸电极是指导电电极具有一定的拉伸特性，即电极在拉伸的过程中，依然能够保持导电。为了保证电极在拉伸阶段的导电性，通常是在柔性可拉伸基底上构建蛇形导线。目前常用的几个工艺包括光刻、溅射和裁剪等。光刻工艺和溅射工艺是制备蛇形导线最成熟、最可靠的方案之一。光刻工艺和溅射工艺主要是将Au\Cu\Ni等导电金属做成精细规整的蛇形曲线，然后转印到可拉伸基底上。采用该工艺制备的蛇形导线电极具有精度高，规整度高等优势，然而复杂的电极制备和转印工艺显著增加了器件制备难度以及成本，并且难以实现大批量快速的电子皮肤的生产与制备。裁剪工艺主要是利用裁剪的方式将平面导电电极裁剪成为蛇形结构或者其他特殊结构，从而能够将不可拉伸的导电基底变成能够承受一定可拉伸特性的可拉伸导线。采用该工艺制备可拉伸电极，虽然方法简单，但是制备的可拉伸电极精度低，并且裁剪工艺制备周期长。一般的金属材料往往具有很高的熔点，而有些金属材料，如汞在常温下保持液体形态。虽然汞可以在常温下保持液态，但是其毒性较强，不适合在人体内应用。与汞类似，镓及其与铟的合金具有较低的熔点。镓铟合金具有较宽的液态温度范围，并且化学性质稳定。由于液态金属的熔点较低，同时具有金属的导电性、导热性和放射成像能力以及液体所具有的流动性和顺应性；因此液态金属是可拉伸电极的最佳选择方案。然而，由于液态金属的表面张力比较大，并且粘附力比较弱，因此难以通过普通印刷工艺制备液态金属电极，进而使其在生物医学领域的应用受到了局限性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种液态金属电极及其制备方法，从而能够获得高精度、任意图形、可拉伸的液态金属电极，以解决现有技术中存在的一个或者多个问题。为实现上述目的，本专利技术实施例的第一方面提供一种液态金属电极及其制备方法，所述电极包括：基底，所述基底为上设有微槽，所述微槽的端部设有电极触点；盖板，与所述基底贴合连接，用于封装所述微槽以形成微空腔；金属电路层，由液态金属以流动状态分布在所述微空腔内形成的，用于导通电路。进一步，所述基底和所述盖板的材质均为柔性材料。进一步，所述基底和所述盖板为柔性薄膜。进一步，所述柔性薄膜为TPU、TPE、TPR、PDMS和Ecoflex。进一步，所述液态金属为液态金属合金，或液态金属合金与其他材料合成的液态复合材料。进一步，所述液态金属合金为镓基合金、铟基合金或铋基合金，所述其他材料为金属纳米颗粒。进一步，所述金属纳米颗粒为Ni纳米金属颗粒。进一步，所述盖板与所述基底通过粘结剂连接。进一步，所述粘结剂均为环氧树脂、丙烯酸树脂或硅胶树脂。本专利技术实施例在第二方面提供了由本专利技术实施例在第一方面所述液态金属电极的制备方法。所述的制备方法，包括：利用模板法制备具有微槽的基底；将电极触点连接至所述微槽端部的接口处，作为电极引脚；将盖板贴合连接至所述基板上以将所述基板上的微槽封装，形成微空腔；将液态金属注入所述微空腔内，使所述液态金属以流动状态分布在所述微空腔内形成金属电路层，得到可拉伸的液态金属电极。进一步，利用模板法制备具有微槽的基底，包括：将可固化的油墨均匀涂覆在具有微结构的模板上，然后固化制成柔性薄膜；将所述柔性薄膜从所述模板上取出，得到具有微槽的柔性基底。进一步，利用模板法制备具有微槽的基底，包括：将柔性薄膜均匀铺展至可变性衬底上，然后利用具有微结构的模板进行热压，使所述柔性薄膜变形，得到具有微槽的柔性基底。进一步，将液态金属注入所述微空腔内，使所述液态金属以流动状态分布在所述微空腔内形成金属电路层，得到液态金属电极，包括：在所述微孔腔上开孔，将液态金属通过所述开孔注入所述微空腔内，直至所述液态金属流动至所述微槽端部的接口处，停止向所述微腔内注入液态金属，形成金属电路层；采用封装胶将所述开孔封装，对所述开孔处的封装胶进行固化，得液态金属电极。进一步，所述粘结剂均为环氧树脂、丙烯酸树脂或硅胶树脂。进一步，采用注射器将所述液态金属通过开孔注入所述微空腔内。进一步，所述固化制成柔性薄膜的过程中，所述固化的温度为80-150℃，所述固化的时间为30-120min。进一步，所述热压制成柔性薄膜的过程中，所述热压温度为80℃-150℃，所述热压时间为5s-5min。本专利技术实施例与现有技术相比至少具有如下有益效果：1、本专利技术实施例通过在基底上设有微槽，并利用盖板将微槽封装形成盛放液态金属的微空腔，从而得到形状规则的金属电路层，进而得到微空腔图形可调的液态金属电极。2、本专利技术实施例通过模板法获得具有微槽的柔性基底，然后将电极触点连接至微槽端部，再使用柔性盖板将微槽封装成微空腔后注入液态金属，从而能够得到高精度的且拉伸性能优异的液态金属电极；解决了现有技术中难以利用液态金属得到可拉伸电极的问题。3、本专利技术实施例将模板法和液态金属注入法相结合，实现电极快速且大批量的制备，从而解决了现有技术中液态金属电极制备工艺复杂且难以大批量生产的问题。附图说明图1是本专利技术实施例1中液态金属电极的结构图；图2是本专利技术实施例1中TPU基底中微槽的结构示意图；图3是本专利技术实施例1中液态金属电极的电阻随电极拉伸长度的变化曲线。图4是本专利技术实施例1中液态金属电极的电阻随拉伸次数的变化曲线。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例在第一方面提供一种液态金属电极，所述电极包括:基底，所述基底为上设有微槽，所述微槽的端部设有电极触点；盖板，与所述基底贴合连接，用于封装所述微槽以形成微空腔；金属电路层，由液态金属以流动状态分布在所述微空腔内形成的，用于导通电路。本实施例通过在基底上设有微槽，并利用盖板将微槽封装形成盛放液态金属的微空腔，从而得到形状规则的金属电路层，进而得到微空腔图形可调的液态金属电极；解决了现有技术难以制备具有形状规则金属电路层的液态金属电极的问题。在本实施例中，对基底和盖板的材料不作任何限定，只要能解决本专利技术实施例的问题即可。例如，基底和基板均是非柔性材料或柔性材料，或者基底和基板中任意一个为柔性材料，另一个为非柔性材料。在本实施例中，基底上的微槽结构和金属电路层的结构相同。对微槽结构也不作任何限定，只要能解决本专利技术实施例的问题即可。例如，微槽结构是直线型、S型、Y型或其他形状。在进一步的实施例中，基底和盖板的材质均为柔性材料；在更进一步的实施例中，所述基底和所述盖板为柔性薄膜。本实施例中基底和盖板均采用柔性薄膜，使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液态金属电极，其特征在于，包括：/n基底，所述基底为上设有微槽，所述微槽的端部设有电极触点；/n盖板，与所述基底贴合连接，用于封装所述微槽以形成微空腔；/n金属电路层，由液态金属以流动状态分布在所述微空腔内形成的，用于导通电路。/n

【技术特征摘要】
1.一种液态金属电极，其特征在于，包括：
基底，所述基底为上设有微槽，所述微槽的端部设有电极触点；
盖板，与所述基底贴合连接，用于封装所述微槽以形成微空腔；
金属电路层，由液态金属以流动状态分布在所述微空腔内形成的，用于导通电路。


2.根据权利要求1所述的液态金属电极，其特征在于，所述基底和所述盖板的材质均为柔性材料；优选地，所述基底和所述盖板为柔性薄膜。


3.根据权利要求2所述的液态金属电极，其特征在于，所述柔性薄膜为TPU、TPE、TPR、PDMS和Ecoflex。


4.根据权利要求1所述的液态金属电极，其特征在于，所述液态金属为液态金属合金，或液态金属合金与其他材料合成的液态复合材料；优选地，所述液态金属合金为镓基合金、铟基合金或铋基合金，所述其他材料为金属纳米颗粒。


5.根据权利要求1所述的液态金属电极，其特征在于，所述盖板与所述基底通过粘结剂连接；优选地，所述粘结剂为环氧树脂、丙烯酸树脂、硅胶树脂。


6.一种如权利要求1-5任一项所述液态金属电极的制备方法，其特征在于，包括：
利用模板法制备具有微槽的基底；
将电极触点连接至所述微槽端部的接口处，作为电极引脚；
将盖板贴合连接至所述基板上以将所述基板上的微槽封装，形成微空腔；
将液态金属注入所述微空腔内，使所述液态金属以流动状态分布在所述微空腔内形成金属电路层，得到可拉伸的液态金属电极。

【专利技术属性】
技术研发人员：任大勇，王家林，李胜夏，
申请(专利权)人：上海幂方电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31