一种多孔性弹性薄膜及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电子元件，具体涉及一种多孔性弹性薄膜及其制备方法，属于电子技术领域。
【背景技术】
[0002]随着社会的发展，人对于自身的健康，如血压、心率、血糖等信息的需求愈加迫切。通过对于人体的实时监控，可满足人们对这些信息的需求，因此可穿戴设备应运而生。相对于其他设备，可穿戴设备的要求更高，如生物相容性和血液相容性。
[0003]作为可穿戴设备中重要组成部件的传感器，同样也提出了高要求:包括可弯曲性、可拉伸性、高灵敏度、快速响应以及与人体的兼容性。为满足这些要求，因而将与人体兼容的块状弹性材料应用于传感器中。然而单纯的采用块状弹性材料，其存在有弹性性能有限、比表面积小、应用于压力气体等传感器中灵敏度低等问题。因此，如何增加弹性材料的性能已成为一个重要的研究方向。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是，解决现有弹性材料弹性性能有限、比表面积小的问题，增强弹性材料的弹性性能和比表面积，使其应用于传感器时能够增加器件的敏感性。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0006]—种多孔性弹性薄膜，其特征在于，所述多孔弹性薄膜为多孔结构，由热固化弹性材料和发泡材料混合后经加热固化后形成。
[0007]按照本发明所提供的多孔性弹性薄膜，所述热固化弹性材料为聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚氨酯(PU)或铂催化硅胶(Ecoflex)。
[0008]按照本发明所提供的多孔性弹性薄膜，所述发泡材料为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、甲苯磺酰肼、氧化双(苯磺酷)肋、碳酸钠、碳酸氢钠或碳酸氢铵。
[0009]本发明的另一技术方案如下:
[0010]—种所述的多孔性弹性薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0011]I)利用乙醇溶液、丙酮溶液和去离子水对聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的衬底进行超声清洗，清洗后干燥，采用氧等离子体或紫外光/臭氧处理衬底表面；
[0012]2)分别称取热固化弹性材料和发泡材料并将两者混合均匀，混合比例为10:1—10:3 ；
[0013]3)将一张PET薄膜放置于平整的底板上，该PET薄膜的两侧设置高度一致的垫片，将均匀混合的热固化弹性材料和发泡材料倾倒于该PET薄膜上；
[0014]4)将另一张PET薄膜覆盖到混合材料上，用玻璃棒或金属棒在顶端的PET薄膜表面滚动或推动，使混合材料均匀分布于两层PET薄膜之间；
[0015]5)用表面平整的盖板覆盖在顶端的PET薄膜上，固定底板与盖板之间的相对位置和高度，然后将其整体转移至加热台上加热，加热过程中发泡材料产生气体同时伴随热固化弹性材料固化，形成多孔结构；
[0016]6)热固化弹性材料完全固化后，去除底板、盖板和两张PET薄膜，得到所需的多孔性弹性薄膜。
[0017]本发明的有益效果在于:将发泡材料均匀混合到热固化弹性材料中，在发泡材料受热产生气体的同时，弹性材料受热产生固化作用且形成多孔性结构，其中采用的材料价格低，加工工艺简单；由于弹性薄膜中孔洞的存在，使弹性薄膜的形变阻力变小，增加了弹性薄膜在受压力作用时的形变量，因而当所述多孔性弹性薄膜应用于压力传感器时增加了器件的敏感性；此外，弹性薄膜中孔洞的存在使弹性薄膜的比表面积增加，因而当配合气体敏感材料涂布于薄膜表面时，增加了气体敏感材料的表面积，从而增加了气体传感器的敏感性。
【附图说明】
[0018]图1是本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，以下实施例以本发明技术方案为前提给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0020]请参阅图1，所述多孔弹性薄膜为多孔结构，由热固化弹性材料和发泡材料混合后经加热固化后形成。所述热固化弹性材料为聚二甲基硅氧烷、聚氨酯或铂催化硅胶。所述发泡材料为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、甲苯磺酰肼、氧化双肋、碳酸钠、碳酸氢钠或碳酸氢钱。
[0021]所述的多孔性弹性薄膜的制备方法包括以下步骤:
[0022]I)利用乙醇溶液、丙酮溶液和去离子水对聚对苯二甲酸乙二酯的衬底进行超声清洗，清洗后干燥，采用氧等离子体或紫外光/臭氧处理衬底表面；
[0023]2)分别称取热固化弹性材料和发泡材料并将两者混合均匀，混合比例为10:1—10:3 ；
[0024]3)将一张PET薄膜放置于平整的底板上，该PET薄膜的两侧设置高度一致的垫片，将均匀混合的热固化弹性材料和发泡材料倾倒于该PET薄膜上；
[0025]4)将另一张PET薄膜覆盖到混合材料上，用玻璃棒或金属棒在顶端的PET薄膜表面滚动或推动，使混合材料均匀分布于两层PET薄膜之间；
[0026]5)用表面平整的盖板覆盖在顶端的PET薄膜上，固定底板与盖板之间的相对位置和高度，然后将其整体转移至加热台上加热，加热过程中发泡材料产生气体同时伴随热固化弹性材料固化，形成多孔结构；
[0027]6)热固化弹性材料完全固化后，去除底板、盖板和两张PET薄膜，得到所需的多孔性弹性薄膜。
[0028]以下以实施例进一步说明所述多孔性弹性薄膜的制备方法。
[0029]实施例1
[0030]通过下列具体步骤完成所述多孔性弹性薄膜的制备:
[0031](I)利用乙醇溶液、丙酮溶液和去离子水对聚对苯二甲酸乙二酯(PET)衬底进行超声清洗，清洗后干燥，采用氧等离子体处理衬底表面；
[0032](2)分别称取热固化弹性材料聚二甲基硅氧烷(PDMS)和发泡材料碳酸氢钠，并将两者混合均匀，混合比例为10:1;
[0033](3)将一 PET薄膜放置于平整的底板上，该PET薄膜两侧设置高度一致的垫片，将均匀混合的热固化弹性材料和发泡材料倾倒于PET薄膜上；
[0034](4)将另一 PET薄膜覆盖到混合材料上，用玻璃棒或金属棒在顶上的PET薄膜表面滚动或推动，使混合材料均匀分布于两层PET薄膜之间；
[0035](5)用表面平整的盖板覆盖在最顶端，固定底板与盖板之间的相对位置和高度，并将其整体转移至加热台上加热，加热过程中发泡材料产生气体同时伴随热固化弹性材料固化，形成薄膜的多孔结构；
[0036](6)热固化弹性材料完全固化后，去除底板、盖板及两PET薄膜，得到所需的多孔性弹性薄膜。
[0037]实施例2
[0038]通过下列具体步骤完成所述多孔性弹性薄膜的制备:
[0039](I)利用乙醇溶液、丙酮溶液和去离子水对聚对苯二甲酸乙二酯(PET)衬底进行超声清洗，清洗后干燥，采用紫外光/臭氧处理衬底表面；
[0040](2)分别称取热固化弹性材料聚氨酯(PU)和发泡材料偶氮二异丁腈，并将两者混合均匀，混合比例为5:1 ；
[0041](3)将一 PET薄膜放置于平整的底板上，PET薄膜两侧设置高度一致的垫片，将均匀混合的热固化弹性材料和发泡材料倒于PET薄膜上；
[0042](4)将另一张PET薄膜覆盖到混合材料上，用玻璃棒或金属棒在PET薄膜表面滚动或推动，使材料均匀分布于两层PET薄膜之间；
[0043](5)用表面平整的盖板覆盖在顶端的PET薄膜上，固定底板和盖板之间的相对位置和高度，并将其整体转移至加热台上加热，加热过程中发泡材料产生气体同时伴随热固化弹性材料固化，形成薄膜的多孔结构；
[0044](6)热固化弹性材料完全固化后，去除底板、盖板及二 PET薄膜，得到所需的多孔性弹性薄膜。
[0045]实施例3
[0046]通过下列具体步骤完成所述多孔性弹性薄膜的制备:
[0047](I)利用乙醇溶液、丙酮溶液和去离子水对聚对苯二甲酸乙二酯(PET)衬底进行超声清洗，清洗后干燥，采用氧等离子体处理衬底表面；
[0048](2)分别称取热固化弹性材料铂催化硅胶(Ecoflex)和发泡材料甲苯磺酰肼，并将两者混合均匀，混合比例为10:3 ;
[0049](3)将以PET薄膜放置于平整的底板上，PET薄膜两侧设置高度一致的垫片，将均匀混合的热固化弹性材料和发泡材料倒于该PET薄膜上；
[0050](4)将另一 PET薄膜覆盖到混合材料上，用玻璃棒或金属棒在最上面的PET薄膜表面滚动或推动，使混合材料均匀分布于两层PET薄膜之间；
[0051](5)用表面平整的盖板覆盖在顶端的PET薄膜上，固定底板和盖板之间的相对位置和高度，并将其整体转移至加热台上加热，加热过程中发泡材料产生气体同时伴随热固化弹性材料固化，形成薄膜的多孔结构；
[0052](6)热固化弹性材料完全固化后，去除底板、盖板及二 PET薄膜，得到所需的多孔性弹性薄膜。
【主权项】
1.一种多孔性弹性薄膜，其特征在于，所述多孔弹性薄膜为多孔结构，由热固化弹性材料和发泡材料混合后经加热固化后形成。2.根据权利要求1所述的多孔性弹性薄膜，其特征在于，所述热固化弹性材料为聚二甲基硅氧烷、聚氨酯或铂催化硅胶。3.根据权利要求1所述的多孔性弹性薄膜，其特征在于，所述发泡材料为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、甲苯磺酰肼、氧化双肋、碳酸钠、碳酸氢钠或碳酸氢铵。4.一种权利要求1所述的多孔性弹性薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)利用乙醇溶液、丙酮溶液和去离子水对聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的衬底进行超声清洗，清洗后干燥，采用氧等离子体或紫外光/臭氧处理衬底表面； 2)分别称取热固化弹性材料和发泡材料并将两者混合均匀，混合比例为10:1—10:3 ; 3)将一张PET薄膜放置于平整的底板上，该PET薄膜的两侧设置高度一致的垫片，将均勾混合的热固化弹性材料和发泡材料倾倒于该PET薄膜上； 4)将另一张PET薄膜覆盖到混合材料上，用玻璃棒或金属棒在顶端的PET薄膜表面滚动或推动，使混合材料均匀分布于两层PET薄膜之间； 5)用表面平整的盖板覆盖在顶端的PET薄膜上，固定底板与盖板之间的相对位置和高度，然后将其整体转移至加热台上加热，加热过程中发泡材料产生气体同时伴随热固化弹性材料固化，形成多孔结构； 6)热固化弹性材料完全固化后，去除底板、盖板和两张PET薄膜，得到所需的多孔性弹性薄膜。
【专利摘要】本发明公开了一种多孔性弹性薄膜及其制备方法，所述多孔弹性薄膜为多孔结构，由热固化弹性材料和发泡材料混合后经加热固化后形成；其制备方法是，将发泡材料均匀混合到热固化弹性材料中，在发泡材料受热产生气体的同时，弹性材料受热产生固化作用形成多孔性结构。本发明所述多孔性弹性薄膜中孔洞的存在使薄膜的形变阻力变小且使薄膜的比表面积增加，从而能够增加传感器件的敏感性。
【IPC分类】C08J9/10, C08L83/04, C08J9/08, C08L75/04, C08J5/18
【公开号】CN105001644
【申请号】CN201510434110
【发明人】郭小军, 陈苏杰, 卓本刚, 赵家庆
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年7月22日