基于微流控技術(shù)的金屬柔性電極材料制備新工藝
柔性,是未來科技的一大趨勢。相比于傳統(tǒng)的電子設(shè)備,柔性電子由于具有可變形、質(zhì)輕、便攜、可大面積應(yīng)用等特性,在包括近年來新興的智能硬件(如可穿戴設(shè)備、醫(yī)療傳感器、通訊裝置)等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。其中,制備具有高機械穩(wěn)定性、高導電性、長壽命、高精度結(jié)構(gòu)的電極材料是實現(xiàn)柔性電子器件的關(guān)鍵之一。金屬有天然的良好導電性和力學性能,是大量使用的電極材料。相關(guān)的金屬電極制備技術(shù)主要包括氣相沉積、電化學沉積、噴涂印刷等。然而,目前的制備方法還存在設(shè)備高昂、工藝復雜、基底材料受限、原材料浪費等問題,難以滿足未來“綠色制備”的要求。
深圳大學化學與環(huán)境工程學院周學昌副教授課題組首次將微流控技術(shù)和原位聚合物輔助的無電沉積技術(shù)相結(jié)合,成功研制出一種低成本、廣泛適用、可在水溶液中處理的柔性金屬電極制備方法。該方法通過將無電沉積過程中的催化劑溶液和待鍍?nèi)芤和ㄈ胛⒘鞴艿溃晒Π言O(shè)計的微流管道圖案精確轉(zhuǎn)印在PET軟膜上,制備出多種金屬(包括銅、鎳、銀等)-PET柔性電極。經(jīng)過測試,制備的柔性金屬電極擁有極好的電導率和機械穩(wěn)定性,并且在經(jīng)過5000次循環(huán)試驗和長時間存儲后其導電能力依然保持良好。此外,因為反應(yīng)在溫和的水溶液中發(fā)生,使得這種制備方法也可適用于其他基底,尤其PET等不耐高溫的塑料基底材料。更重要的是,由于引入微流控技術(shù),柔性金屬電極的制備過程大大簡化,催化劑和待鍍金屬溶液的消耗和反應(yīng)時間都顯著減少,進一步降低了成本。研究者相信,此項研究能夠為柔性電子材料的“綠色”制備提供一條新思路;同時,該方法成本低廉,操作簡便,節(jié)能環(huán)保,適合規(guī)?;a(chǎn),因此這個體系在未來還有很大潛力。
這項工作的相關(guān)成果發(fā)表在Advanced Science (doi: 10.1002/advs.201600313)上。
標簽: 微流控技術(shù) 電極材料