一种有序多级褶皱结构可拉伸电极的制备方法与流程

本发明属于可穿戴电子器件，更具体地说，涉及一种有序多级褶皱结构可拉伸电极的制备方法。

背景技术：

1、近年来，高度智能化、集成化的可穿戴柔性设备取得了长足的发展。其中，可拉伸柔性电极因其便携性和灵活性受到了研究者的广泛关注，制造高稳定性和宽应变范围的可拉伸电极仍是目前急需解决的难题。假如将导电层简单负载于弹性体表面，那么电极导电层与有机弹性体的界面结合力较弱，且两者拉伸模量相差较大，导电层在多次循环拉伸中容易破裂或脱落，导致稳定较差，难以在高拉伸倍率和多次循环过程中使用，该缺陷严重限制了可拉伸电极的实际应用。

技术实现思路

1、针对现有技术中可拉伸电极稳定性不足，难以在高拉伸倍率和多次循环过程中使用的问题，本发明设计的目的在于提供一种有序多级褶皱结构可拉伸电极的制备方法，以期解决上述问题。

2、具体通过以下技术方案加以实现：

3、一种有序多级褶皱结构可拉伸电极的制备方法，包括以下步骤：

4、1)室温下，将长条形气球置于等离子机中进行预处理，经过预处理后的长条形气球充满空气至完全膨胀，于完全膨胀的气球表面涂覆粘结剂溶液，烘干得到粘结剂涂层；

5、2)将银纳米线墨水涂覆于粘结剂涂层上，并再次烘干得到银纳米线涂层；

6、3)将充有空气的长条形气球放掉部分空气并再次执行步骤2)；

7、4)反复多次执行步骤3)直到长条形气球中的空气被完全放空，得到带有有序多级褶皱结构的由气球/粘结剂涂层/有序银纳米线涂层三明治结构组成的可拉伸电极。

8、优选地，长条形气球基底充气后最大长径比为15-25:1，厚度为10-30μm，且截面最大膨胀直径为10cm。

9、优选地，粘结剂涂层的厚度为100nm-10μm。

10、优选地，粘结剂为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、海藻酸钠、壳聚糖、四硼酸钠中的任一种或一种以上的混合。

11、优选地，银纳米线的直径为50-200nm，长度为50-100μm。

12、优选地，银纳米线涂层的厚度为1-10μm。

13、优选地，银纳米线涂层根据气球的尺寸和涂覆的次数来分别控制有序褶皱的方向与级数。

14、优选地，银纳米线墨水由银纳米线、水、羟丙基甲基纤维素组成，其中银纳米线的含量为0.1-1％。

15、优选地，涂覆采用刷涂、喷涂、浸涂中的一种或多种混合。

16、相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

17、本发明制备的可拉伸电极带有有序多级褶皱结构并由气球/粘结剂涂层/银纳米线涂层三明治结构组成，该可拉伸电极具有优异的导电性，通过定向拉伸可以实现最高1500％的拉伸率，随着拉伸形变，在100％的拉伸形变下其电阻变化率不到1％，拉伸前后电极的电阻均匀性好，稳定性优异，克服了现有技术中可拉伸电极稳定性不足的局限，具有设计简单、易于制造的优点。

技术特征：

1.一种有序多级褶皱结构可拉伸电极的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种有序多级褶皱结构可拉伸电极的制备方法，其特征在于长条形气球基底充气后最大长径比为15-25:1，厚度为10-30μm，且截面最大膨胀直径为10cm。

3.如权利要求1所述的一种有序多级褶皱结构可拉伸电极的制备方法，其特征在于粘结剂涂层的厚度为100nm-10μm。

4.如权利要求1所述的一种有序多级褶皱结构可拉伸电极的制备方法，其特征在于粘结剂为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、海藻酸钠、壳聚糖、四硼酸钠中的任一种或一种以上的混合。

5.如权利要求1所述的一种有序多级褶皱结构可拉伸电极的制备方法，其特征在于银纳米线的直径为50-200nm，长度为50-100μm。

6.如权利要求1所述的一种有序多级褶皱结构可拉伸电极的制备方法，其特征在于银纳米线涂层的厚度为1-10μm。

7.如权利要求1所述的一种有序多级褶皱结构可拉伸电极的制备方法，其特征在于银纳米线涂层根据气球的尺寸和涂覆的次数来分别控制有序褶皱的方向与级数。

8.如权利要求1所述的一种有序多级褶皱结构可拉伸电极的制备方法，其特征在于银纳米线墨水由银纳米线、水、羟丙基甲基纤维素组成，其中银纳米线的含量为0.1-1%。

9.如权利要求1所述的一种有序多级褶皱结构可拉伸电极的制备方法，其特征在于涂覆采用刷涂、喷涂、浸涂中的一种或多种混合。

技术总结
本发明一种有序多级褶皱结构可拉伸电极的制备方法，属于可穿戴电子器件技术领域。具体步骤步骤：1）室温下，将长条形气球置于等离子机中进行预处理，然后充满空气至完全膨胀，于气球表面涂覆粘结剂溶液，烘干得到粘结剂涂层；2）将银纳米线墨水涂覆于粘结剂涂层上，并再次烘干得到银纳米线涂层；3）将充有空气的气球放掉部分空气并再次执行步骤2）；4）反复多次执行步骤3）直到气球中的空气被完全放空，制得可拉伸电极。本发明制备的可拉伸电极具有优异的导电性，通过定向拉伸可以实现最高1500%的拉伸率，随着拉伸形变，在100%的拉伸形变下其电阻变化率不到1%，拉伸前后电极的电阻均匀性好，稳定性优异。

技术研发人员：陈桂南,彭永武,陈良俊,李南均,裘烨
受保护的技术使用者：德清县浙工大莫干山研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13