基于微流控技术的金属柔性电极材料制备新工艺

advs-zhouxuechang柔性,是未来科技的一大趋势。相比于传统的电子设备,柔性电子由于具有可变形、质轻、便携、可大面积应用等特性,在包括近年来新兴的智能硬件(如可穿戴设备、医疗传感器、通讯装置)等领域展现出广阔的应用前景。其中,制备具有高机械稳定性、高导电性、长寿命、高精度结构的电极材料是实现柔性电子器件的关键之一。金属有天然的良好导电性和力学性能,是大量使用的电极材料。相关的金属电极制备技术主要包括气相沉积、电化学沉积、喷涂印刷等。然而,目前的制备方法还存在设备高昂、工艺复杂、基底材料受限、原材料浪费等问题,难以满足未来“绿色制备”的要求。

深圳大学化学与环境工程学院周学昌副教授课题组首次将微流控技术和原位聚合物辅助的无电沉积技术相结合,成功研制出一种低成本、广泛适用、可在水溶液中处理的柔性金属电极制备方法。该方法通过将无电沉积过程中的催化剂溶液和待镀溶液通入微流管道,成功把设计的微流管道图案精确转印在PET软膜上,制备出多种金属(包括铜、镍、银等)-PET柔性电极。经过测试,制备的柔性金属电极拥有极好的电导率和机械稳定性,并且在经过5000次循环试验和长时间存储后其导电能力依然保持良好。此外,因为反应在温和的水溶液中发生,使得这种制备方法也可适用于其他基底,尤其PET等不耐高温的塑料基底材料。更重要的是,由于引入微流控技术,柔性金属电极的制备过程大大简化,催化剂和待镀金属溶液的消耗和反应时间都显著减少,进一步降低了成本。研究者相信,此项研究能够为柔性电子材料的“绿色”制备提供一条新思路;同时,该方法成本低廉,操作简便,节能环保,适合规模化生产,因此这个体系在未来还有很大潜力。

这项工作的相关成果发表在Advanced Science (DOI: 10.1002/advs.201600313)上。

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