增强MXene喷墨打印电极粘附力的制备方法及喷墨打印电极

本发明涉及柔性电子，特别是增强mxene喷墨打印电极粘附力的制备方法及喷墨打印电极。

背景技术：

1、柔性电极是柔性能源、传感器、功能电子皮肤等柔性电子器件的基本构造单元，扮演着基石的功能。它的柔性与可延展性使其具有更好的生物相容性和贴服性，能够更精准，长期稳定地监测人体信号，将为实现稳定的人机接口打下良好的基础。为了得到可靠的性能，柔性电极需要兼具力学稳定性、粘附性、表面修饰和生物兼容性等。

2、目前研究发现，二维过渡金属碳/氮化物材料mxene，其具有丰富的表面官能团、比表面积和电导率，非常适合开发柔性电极。但mxene材料由于片层柔韧性较差，本身不具有可延展性，极大地阻碍了其实际应用。一方面，可以将mxene与高强度石墨烯材料复合形成复合材料，提高电极的机械性能。另一方面可以添加化学试剂提高mxene电极和衬底的结合强度。但是添加剂会降低mxene薄膜的电学性能。因此，开发一种适合于不同柔性衬底且粘附力强的mxene电极十分具有挑战。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种增强mxene喷墨打印电极粘附力的制备方法及喷墨打印电极，具有通用性强、易于推广、制作成本低、操作简单等优点。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：增强mxene喷墨打印电极粘附力的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤1：准备有机聚合物柔性衬底，对柔性衬底进行表面处理；

4、步骤2：通过激光照射柔性衬底，将衬底表面的有机物高温碳化成碳骨架，通过改变激光功率、速率控制碳骨架的深度、结构，通过预设图片控制碳骨架图案；

5、步骤3：将mxene水溶液通过喷墨打印的方法沿着步骤2的图案进行打印，通过控制打印速度和压力控制mxene电极线宽；

6、步骤4：将步骤3制备的mxene电极加热，形成具有互锁界面的喷墨打印电极。

7、在一较佳的实施例中：步骤1中所采用的有机聚合物包括聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚醚、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚硫橡胶，柔性衬底为疏水或亲水。

8、在一较佳的实施例中：步骤1的表面处理包括表面清洁和表面等离子体处理。

9、在一较佳的实施例中，激光照射具体为连续型或脉冲型，波长范围200nm-2000nm，激光功率范围0-100w。

10、在一较佳的实施例中：碳骨架为石墨烯结构，具有一定的导电性和稳定性。

11、在一较佳的实施例中：mxene水溶液会在碳骨架外团聚或流动，打印在碳骨架上的mxene溶液会与碳骨架结合。

12、在一较佳的实施例中：所述的有机聚合物，其厚度范围为0.05mm-1mm。

13、在一较佳的实施例中，基于该制备方法制备的具有互锁结构的mxene电极导电性提升，与衬底粘附力增强。

14、在一较佳的实施例中：mxene溶液不含有添加剂。

15、本发明还提供了mxene喷墨打印电极，使用所述的增强mxene喷墨打印电极粘附力的制备方法制得。

16、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明制备的本发明公开的一种增强mxene喷墨打印电极粘附力的制备方法，提高柔性衬底和喷墨打印电极的截面粘附力，一方面解决了传统喷墨打印用mxene溶液包含添加剂的问题，另一方面该方法适用于不同的柔性衬底，可以提高mxene电极的精度。本发明设计的制备方法利用激光打印机和喷墨打印机等设备，与工业化生产高度兼容，有利于推广mxene电极在可穿戴设备领域的应用。

技术特征：

1.增强mxene喷墨打印电极粘附力的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的增强mxene喷墨打印电极粘附力的制备方法，其特征在于：步骤1中所采用的有机聚合物包括聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚醚、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚硫橡胶，柔性衬底为疏水或亲水。

3.根据权利要求1所述的增强mxene喷墨打印电极粘附力的制备方法，其特征在于：步骤1的表面处理包括表面清洁和表面等离子体处理。

4.根据权利要求1所述的增强mxene喷墨打印电极粘附力的制备方法，其特征在于，激光照射具体为连续型或脉冲型，波长范围200nm-2000nm，激光功率范围0-100w。

5.根据权利要求1所述的增强mxene喷墨打印电极粘附力的制备方法，其特征在于：碳骨架为石墨烯结构，具有一定的导电性和稳定性。

6.根据权利要求1所述的增强mxene喷墨打印电极粘附力的制备方法，其特征在于：mxene水溶液会在碳骨架外团聚或流动，打印在碳骨架上的mxene溶液会与碳骨架结合。

7.根据权利要求1所述的增强mxene喷墨打印电极粘附力的制备方法，其特征在于：所述的有机聚合物，其厚度范围为0.05mm-1mm。

8.根据权利要求1所述的增强mxene喷墨打印电极粘附力的制备方法，其特征在于，基于该制备方法制备的具有互锁结构的mxene电极导电性提升，与衬底粘附力增强。

9.根据权利要求1所述的增强mxene喷墨打印电极粘附力的制备方法，其特征在于：mxene溶液不含有添加剂。

10.mxene喷墨打印电极，其特征在于使用权利要求1-9任一项所述的增强mxene喷墨打印电极粘附力的制备方法制得。

技术总结
本发明公开了增强MXene喷墨打印电极粘附力的制备方法及喷墨打印电极，其方法包括包括：准备有机聚合物柔性衬底，对柔性衬底进行表面处理；通过激光照射柔性衬底，将衬底表面的有机物高温碳化成碳骨架，通过预设图片控制碳骨架图案；将MXene水溶液通过喷墨打印的方法沿着步骤2的图案进行打印；将步骤3制备的MXene电极加热，形成具有互锁界面的喷墨打印电极。本发明公开的一种增强MXene喷墨打印电极粘附力的制备方法，提高柔性衬底和喷墨打印电极的截面粘附力，一方面解决了传统喷墨打印用MXene溶液包含添加剂的问题，另一方面该方法适用于不同的柔性衬底，可以提高MXene电极的精度。

技术研发人员：陈华民
受保护的技术使用者：闽江学院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11