一种柔性电极制备方法及柔性电极与流程

本发明涉及电极材料领域，更具体地，涉及一种柔性电极制备方法及柔性电极。

背景技术：

随着具有柔性和可拉伸特性的新型压阻材料的研究深入，其在人工皮肤、可穿着电子器件和航空航天等领域的普遍应用引起了广泛的关注。柔性电极多以聚合物作为基底材料来制作，以减小电极对生物组织的损伤并确保柔性电极在活体及细胞中稳定工作。目前柔性传感器呈现出巨大的发展前景，可实现柔性可穿戴传感器的高分辨、高灵敏、快速响应、低制造成本和复杂信号检测。因为这些传感器可以适应人体组织的柔软、弹性和弯曲特性，可伸缩传感器在许多领域中特别是健康监测方面具有巨大的未来应用。

到目前为止大多数材料由于不稳定，低导电性或者昂贵的材料成本限制了他们的广泛应用。金纳米材料作为一种新型的纳米材料，具备高的电导率，纳米材料的尺寸效应，优异的光学性能和电化学催化性质，在柔性导电材料的制备中具有非常广阔的应用前景。

现有技术中，有利用简单溶液法制备可伸缩的银金核壳纳米线电极[leeh,hongs,leej,etal.highlystretchableandtransparentsupercapacitorbyag–aucore–shellnanowirenetworkwithhighelectrochemicalstability[j].acsappliedmaterials&interfaces,2016,8(24):15449-15458.]；还有通过与银纳米线的取代构建金纳米管柔性传感器，第一次使用柔性电化学传感器实时监控细胞和血管释放的no[liuyl,jinzh,liuyh,etal.stretchableelectrochemicalsensorforreal‐timemonitoringofcellsandtissues[j].angewandtechemieinternationaledition,2016.]。以上制备方法中需要两种贵金属的参与，制备方法过程都很复杂，成本高，且不利于批量生产。

技术实现要素：

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种柔性电极制备方法及柔性电极，解决了现有技术柔性电极制备方法步骤繁琐，且材料不稳定、导电性低和价格昂贵等成本高的问题，具有良好的电化学性能，有轻薄且方便携带等特点，为柔性电极的批量生产、广泛性应用提供了条件。

根据本发明的一个方面，提供一种柔性电极制备方法，包括：

s1、在刚性基底上旋涂覆盖pdms层；

s2、以所述pdms层作为柔性基底生长金膜；

s3、将覆盖有金膜的pdms层从刚性基底上剥落形成柔性电极，将柔性电极导通并封装。

作为优选的，在步骤s1中，所述刚性基底的材料为玻璃、石英、金属或有机聚合物。

作为优选的，所述步骤s1具体包括：取刚性基底放到旋转仪上旋涂覆盖pdms，并在70℃-80℃下烘干1-2小时，形成pdms层。

作为优选的，在步骤s1中，所述pdms层的厚度为0.5-3mm。

作为优选的，所述步骤s2具体包括：将所述pdms层放在紫外光下照射，使表面羟基化；再放入镀液中继续通过紫外光照射，使pdms层表面沉积得到一层金膜。

作为优选的，所述镀液为氯金酸水溶液与乙醇的混合液；氯金酸水溶液的物质的量浓度为8-12mm，无水乙醇的质量分数为95％-99.7％，混合液中氯金酸水溶液和无水乙醇的体积比为3-5：2。

作为优选的，所述羟基化步骤中，将所述pdms层放在紫外光下垂直照射1-3小时；所述金膜生成步骤中，将所述pdms层浸入镀液中并通过紫外光照射4-10小时。

作为优选的，所述步骤s3具体包括：将覆盖有金膜的柔性基底从刚性基底剥落，将铜丝通过导电胶固定在金膜后的柔性基底上，使铜丝与所述金膜接触，通过封装胶封装，绝缘处理并烘干固化。

作为优选的，所述导电胶为碳或银导电胶，所述封装胶为环氧树脂。

本申请还提供一种根据上述制备方法制备的柔性电极。

本申请提出一种柔性电极制备方法及柔性电极，在旋转仪上通过旋涂法在刚性基底上覆盖pdms层，然后在紫外灯照射条件下进行表面羟基化，最后放入含有氯金酸和乙醇的化学镀液中紫外照射使其生长成金膜；该方法易于实现批量生产，重复性高，可用于细胞中no等小分子物质检测分析；使用pdms作为柔性基底生长金膜，成本低，简单易行。电极的电化学性能优良，具有一定柔性，反复弯曲200次后仍然保持良好的电化学行为。该方法所制备的柔性电极可应用于检测细胞、血管经络、神经系统中小分子物质如no，以及用做柔性电子器件如触摸板，电子皮肤器件，超级电容器等的制备。

附图说明

图1为根据本发明实施例的柔性电极制备方法流程图；

图2为根据本发明实施例的柔性电极的表面纳米金结构形貌示意图；

图3为根据本发明实施例的单个柔性电极在0.5mh2so4中活化的循环伏安图；

图4为根据本发明实施例的弯曲不同次数的单个柔性电极在1mm甲醇二茂铁溶液中表征的循环伏安图；

图5为根据本发明实施例的弯曲不同程度的单个柔性电极在1mm甲醇二茂铁溶液中表征的循环伏安图；

图6为根据本发明实施例的柔性电极对浓度为0.5mm的no的响应示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1示出了一种柔性电极制备方法，包括：

s1、在刚性基底上旋涂覆盖pdms层；

s2、以所述pdms层作为柔性基底生长金膜；

s3、将覆盖有金膜的pdms层从刚性基底上剥落形成柔性电极，将柔性电极导通并封装。

实施例1

所述步骤s1中，取刚性基底放在旋转仪上旋转状态旋涂覆盖pdms(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)层，并在80℃下烘干1小时；

在本实施例步骤s2中，通过载玻片表面湿法沉积金，具体的将pdms层作为柔性基底，放在紫外灯下，垂直照射1小时，使pdms层表面羟基化，即使pdms层表面带上羟基；将表面羟基化后的pdms层浸入体积比为3:2，物质量浓度为8mm氯金酸水溶液水溶液与质量分数为95％的无水乙醇中，并通过紫外灯照射10小时，柔性基底表面上即可生成连续均匀且外观光亮的纳米金膜。如图2中所示，为柔性电极的表面纳米金结构形貌。

在本实施例中，所述步骤s3具体包括，将所得的沉积有金膜的柔性基底通过蘸取碳导电胶固定住铜丝，涂绝缘树脂1次，放置室内约10min，待电极稍干后，转人恒温干燥箱，在80℃下烘干2小时，即可达到良好的绝缘状态，即得到本发明提供的用湿法沉积制备的金材料柔性电极。图3为本实施例中经过封装以后形成的单个柔性电极在0.5mh2so4中活化的循环伏安图。图4所示是该实施例中经过封装以后形成的单个柔性电极通过弯曲不同次数之后在1mm甲醇二茂铁的kno3溶液中表征的循环伏安图，循环伏安曲线相对吻合，说明了该电极在弯曲不同次数之后，还能够具有良好的电化学性能。图5为本实施例中经过封装以后形成的单个柔性电极通过弯曲不同程度之后在1mm甲醇二茂铁的kno3溶液中表征的循环伏安图，循环伏安曲线基本重合，说明了该电极在弯曲不同程度之后，还能够具有良好的电化学性能。图6为柔性电极对浓度为0.5mm的no的响应。

实施例2

在本实施例中，所述步骤s1中，取刚性基底放在旋转仪上旋转状态旋涂覆盖pdms(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)层，并在70℃下烘干2小时。

在本实施例中，所述步骤s2具体包括，通过载玻片表面湿法沉积金，具体的将pdms层作为柔性基底，放在紫外灯下，垂直照射2小时，使pdms层表面羟基化，即使pdms层表面带上羟基；将表面羟基化后的pdms层浸入体积比为4:2，物质量浓度为10mm氯金酸水溶液与质量分数为95％的无水乙醇中，并通过紫外灯照射7小时，柔性基底表面上即可生成连续均匀且外观光亮的纳米金膜。如图2中所示，为柔性电极的表面纳米金结构形貌。

在本实施例中，所述步骤s3具体包括，将所得的沉积有金膜的柔性基底通过蘸取碳导电胶固定住铜丝，涂绝缘树脂4次，放置室内约10min，待电极稍干后，转人恒温干燥箱，在90℃下烘干1小时，即可达到良好的绝缘状态，即得到本发明提供的用湿法沉积制备的金材料柔性电极。

实施例3

在本实施例中，所述步骤s1中，取刚性基底放在旋转仪上旋转状态旋涂覆盖pdms(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)层，并在80℃下烘干1小时。

在本实施例中，所述步骤s2具体包括，通过载玻片表面湿法沉积金，具体的将pdms层作为柔性基底，放在紫外灯下，垂直照射3小时，使pdms层表面羟基化，即使pdms层表面带上羟基；将表面羟基化后的pdms层浸入体积比为5:2，物质量浓度为12mm氯金酸水溶液与质量分数为99.7％的无水乙醇中，并通过紫外灯照射8小时，柔性基底表面上即可生成连续均匀且外观光亮的纳米金膜。如图2中所示，为柔性电极的表面纳米金结构形貌。

在本实施例中，所述步骤s3具体包括，将所得的沉积有金膜的柔性基底通过蘸取碳导电胶固定住铜丝，涂绝缘树脂4次，放置室内约10min，待电极稍干后，转人恒温干燥箱，在90℃下烘干1小时，即可达到良好的绝缘状态，即得到本发明提供的用湿法沉积制备的金材料柔性电极。

实施例4

在本实施例中，所述步骤s1中，取刚性基底放在旋转仪上旋转状态旋涂覆盖pdms(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)层，并在80℃下烘干2小时。

在本实施例中，所述步骤s2具体包括，通过载玻片表面湿法沉积金，具体的将pdms层作为柔性基底，放在紫外灯下，垂直照射3小时，使pdms层表面羟基化，即使pdms层表面带上羟基；将表面羟基化后的pdms层浸入体积比为4:2，物质量浓度为10mm氯金酸水溶液与质量分数为99.7％的无水乙醇中，并通过紫外灯照射4小时，柔性基底表面上即可生成连续均匀且外观光亮的纳米金膜。如图2中所示，为柔性电极的表面纳米金结构形貌。

在本实施例中，所述步骤s3具体包括，将所得的沉积有金膜的柔性基底通过蘸取碳导电胶固定住铜丝，涂绝缘树脂2次，放置室内约10min，待电极稍干后，转人恒温干燥箱，在80℃下烘干1小时，即可达到良好的绝缘状态，即得到本发明提供的用湿法沉积制备的金材料柔性电极。

综上所述，本申请提出一种柔性电极制备方法及柔性电极，在旋转仪上通过旋涂法在刚性基底上覆盖pdms层，然后在紫外灯照射条件下进行表面羟基化，最后放入含有氯金酸和乙醇的化学镀液中紫外照射使其生长成金膜；使用pdms作为柔性基底生长金膜，成本低，简单易行。电极的电化学性能优良，具有一定柔性，反复弯曲200次后仍然保持良好的电化学行为。该方法所制备的柔性电极可应用于检测细胞、血管、神经系统中小分子物质如no，以及用做柔性电子器件如触摸板，电子皮肤器件，超级电容器等的制备。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。