【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及柔性電子技術及微納加工領域，具體為一種通過真空抽濾制備導電圖案的方法。
技術介紹
1、在當今微電子和可穿戴設備領域，對于具備良好導電性與高度可拉伸性的薄膜材料的需求正經歷著空前的增長。液態金屬，因其非凡的導電性能，被廣泛認為是用來制造這類薄膜的理想材料。與傳統的基于原始塊狀液態金屬的方法相比，通過將液態金屬加工成納米液滴，可以顯著提升其在柔性印刷電子產品制造中的應用潛力。這種液態金屬納米液滴的表面張力顯著降低，從而更易于通過多種印刷技術精確地形成高分辨率的電路圖案。由液態金屬納米液滴組成的油墨不僅能夠印刷成具有復雜走線的導電電路，還能提供更好的靈活性和伸縮性，這是傳統塊狀金屬所難以實現的。
2、目前，由于傳統液態金屬墨水的高表面張力和低粘度，使得在印刷過程中難以控制，無法實現精確圖案化；并且液態金屬納米顆粒在油墨中因重力作用容易沉降，這導致油墨難以長時間儲存，嚴重限制了印刷分辨率。并且，液態金屬墨水在實際應用中因其流變性的不足和印刷難度限制了它在高性能電子設備制造中的廣泛應用。而且現有導電材料在拉伸性和柔韌性方面往往存在局限，難以滿足可穿戴設備對可拉伸導電連接線路的需求。
3、因此，為了解決上述問題，本專利技術設計了一種通過真空抽濾制備導電圖案的方法。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種通過真空抽濾制備導電圖案的方法，以解決現有技術中提出的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、一種通過
4、步驟一：將液態金屬置于溶劑中，超聲波處理，得到納米液態金屬顆粒溶液；
5、步驟二：向納米液態金屬顆粒溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮，溶劑稀釋，超聲波處理，得到液態金屬導電油墨；
6、步驟三：使用激光打印機在濾膜上打印墨粉圖案，之后將液態金屬導電油墨通過真空抽濾在濾膜上形成具有導電圖案的圖案化薄膜；
7、步驟四：將圖案化薄膜與低粘轉印薄膜冷壓貼合，并進一步熱壓轉印至目標基材，得到成品。
8、較為優化地：所述液態金屬導電油墨的ph為3.5-6.5，粘度為100-1000pa.s；液態金屬包括鎵銦合金、汞中的一種。
9、較為優化地：所述液態金屬導電油墨中，液態金屬的濃度為1-3g/ml，聚乙烯吡咯烷酮的濃度為0.03-0.06g/ml。
10、較為優化地：所述超聲波處理的參數為：功率280-320w、時間25-30min、溫度18-22℃；這種超聲波處理方式能夠有效地將液態金屬破碎成細小的納米級顆粒，并具有高度的尺寸均一性，這不僅有利于改善墨水的流變性能，還能提高最終成品的電學和機械性能。同時，超聲波處理過程中，顆粒表面會自然形成一層氧化鎵保護膜，這對后續的穩定化處理至關重要。
11、較為優化地：所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量為10000-360000da，這種聚合物能夠在液態金屬顆粒外形成一層包覆層，從而在乙醇中獲得穩定的分散液態金屬顆粒油墨體系；所述溶劑包括乙醇或乙醇水溶液中任意一種；當溶劑為乙醇水溶液時，液態金屬導電油墨中的去離子水不超過溶劑總量的20％。
12、較為優化地：所述真空抽濾的過程中，濾膜孔徑為0.22-5μm，抽濾時間為3-10min，這種方法可以確保所形成的圖案化薄膜在厚度和分布上的高度一致性，顯著減少了孔洞和不均勻現象；此外，高精度的圖案化處理使得該技術特別適用于需要精細電路和復雜圖案的高性能電子設備制造；所述圖案化薄膜的厚度為50-500μm。
13、較為優化地：真空抽濾的方式不僅能夠迅速將液態金屬鋪展成膜，而且整個過程高效快速，非常適合批量生產，相較于其他精密圖案制作技術，如光刻等，本專利技術所涉及的設備更為簡單，操作和維護成本較低，為降低整體生產成本提供了明顯優勢。并且本專利技術避免了使用有害化學品，如酸、堿等蝕刻劑，在減少環境污染的同時，也簡化了操作流程，降低了作業中的安全風險。
14、較為優化地：利用高分辨率激光打印機在濾膜上打印預定的墨粉圖案，通過墨粉的選擇性遮擋效果，應用真空抽濾技術，可以在濾膜上實現精確的圖案化；這一步驟不僅提高了加工精度，還極大地拓寬了產品的應用范圍；所述墨粉圖案的分辨率至少為600dpi；所述墨粉為自熱熔性墨粉或紫外固化墨粉。
15、較為優化地：所述低粘薄膜為聚氨酯體系的熱敏發泡膠，常溫下類似低粘性的壓敏膠，加熱后發泡失去膠粘性。
16、較為優化地：所述液態金屬導電油墨還包括改性碳納米管，所述改性碳納米管的濃度為0.05-0.1g/ml。
17、較為優化地：所述改性碳納米管的制備工藝為：
18、s1：將辛胺加入至乙醇中，在60-70℃下滴入甲酸，攪拌30-40min，升溫至80-90℃，加入25-30wt％甲醛水溶液，反應2-3h；冷卻、減壓蒸餾，得到中間體a；
19、s2：將中間體a、環氧氯丙烷加入至乙醇中，升溫至60-70℃，反應3-4h，冷卻、減壓蒸餾，得到中間體b；
20、s3：將羥基化碳納米管、γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入至20-25wt％的乙醇水溶液中混合，超聲處理2-3h，于40-50℃下攪拌5-6h，洗滌、過濾、干燥、研磨，得到氨基化碳納米管；
21、s4：將氨基化碳納米管、中間體b加入至乙醇中混合，升溫至80-90℃，反應4-5h，過濾、洗滌、干燥，得到改性碳納米管。
22、較為優化地：所述中間體a包括以下組分：按重量份數計，20-30份辛胺、200-250份乙醇、8-10份甲酸、8-10份甲醛水溶液；所述中間體b包括以下組分：按重量份數計，8-10份中間體a、100-120份乙醇、4.5-6份環氧氯丙烷；所述氨基化碳納米管包括以下組分：按重量份數計，2-5份羥基化碳納米管、10-15份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、60-70份乙醇水溶液；所述改性碳納米管包括以下組分：按重量份數計，10-12份氨基化碳納米管、60-80份乙醇、5-8份中間體b。
23、進一步地，本專利技術中的超聲波處理裝置的功率可調，且配備有溫度控制模塊，以保持處理過程中的溫度穩定；真空抽濾系統包括數字控制單元，用于精確調控抽濾時間和壓力；濾膜裝置可更換，以適應不同規格和尺寸的濾膜需求；激光打印機具有高分辨率打印能力，并兼容使用熱熔性或紫外固化墨粉；固化裝置選自熱處理爐、紫外線燈或其他適當裝置，用于提升圖案化薄膜的性能。
24、本專利技術使用激光打印技術實現精確圖案化，并通過真空抽濾技術將液態金屬導電油墨在濾膜上形成均勻的圖案化薄膜，不僅優化了制造流程，還提升了生產效率。具體如下：
25、其一：為了改善液態金屬墨水的流變性和印刷性，本專利技術將液態金屬在乙醇中進行超聲破碎，形成細小的液態金屬顆粒，增加其表面積，從而降低表面張力，改善流變性，其表面也會自然形成一層氧化鎵保護膜，防止液態金屬顆粒在乙醇中的進一步氧化，保持其穩定性；并且使用聚乙烯本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種通過真空抽濾制備導電圖案的方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種通過真空抽濾制備導電圖案的方法，其特征在于：所述液態金屬導電油墨的pH為3.5-6.5，粘度為100-1000Pa.s；液態金屬包括鎵銦合金、汞中的一種。
3.根據權利要求1所述的一種通過真空抽濾制備導電圖案的方法，其特征在于：所述液態金屬導電油墨中，液態金屬的濃度為1-3g/mL，聚乙烯吡咯烷酮的濃度為0.03-0.06g/mL。
4.根據權利要求1所述的一種通過真空抽濾制備導電圖案的方法，其特征在于：所述超聲波處理的參數為：功率280-320W、時間25-30min、溫度18-22℃。
5.根據權利要求1所述的一種通過真空抽濾制備導電圖案的方法，其特征在于：所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量為10000-360000Da；所述溶劑包括乙醇或乙醇水溶液中任意一種；當溶劑為乙醇水溶液時，液態金屬導電油墨中的去離子水不超過溶劑總量的20％。
6.根據權利要求1所述的一種通過真空抽濾制備導電圖案的方法，其特征在于：所述真空抽濾的過程中，濾
7.根據權利要求1所述的一種通過真空抽濾制備導電圖案的方法，其特征在于：所述墨粉圖案的分辨率至少為600dpi；所述墨粉為自熱熔性墨粉或紫外固化墨粉；所述低粘薄膜為聚氨酯體系的熱敏發泡膠。
8.根據權利要求1所述的一種通過真空抽濾制備導電圖案的方法，其特征在于：所述液態金屬導電油墨還包括改性碳納米管，所述改性碳納米管的濃度為0.05-0.1g/mL。
9.根據權利要求8所述的一種通過真空抽濾制備導電圖案的方法，其特征在于：所述改性碳納米管的制備工藝為：
10.根據權利要求9所述的一種通過真空抽濾制備導電圖案的方法，其特征在于：所述中間體A包括以下組分：按重量份數計，20-30份辛胺、200-250份乙醇、8-10份甲酸、8-10份甲醛水溶液；所述中間體B包括以下組分：按重量份數計，8-10份中間體A、100-120份乙醇、4.5-6份環氧氯丙烷；所述氨基化碳納米管包括以下組分：按重量份數計，2-5份羥基化碳納米管、10-15份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、60-70份乙醇水溶液；所述改性碳納米管包括以下組分：按重量份數計，10-12份氨基化碳納米管、60-80份乙醇、5-8份中間體B。
...【技術特征摘要】
1.一種通過真空抽濾制備導電圖案的方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種通過真空抽濾制備導電圖案的方法，其特征在于：所述液態金屬導電油墨的ph為3.5-6.5，粘度為100-1000pa.s；液態金屬包括鎵銦合金、汞中的一種。
3.根據權利要求1所述的一種通過真空抽濾制備導電圖案的方法，其特征在于：所述液態金屬導電油墨中，液態金屬的濃度為1-3g/ml，聚乙烯吡咯烷酮的濃度為0.03-0.06g/ml。
4.根據權利要求1所述的一種通過真空抽濾制備導電圖案的方法，其特征在于：所述超聲波處理的參數為：功率280-320w、時間25-30min、溫度18-22℃。
5.根據權利要求1所述的一種通過真空抽濾制備導電圖案的方法，其特征在于：所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量為10000-360000da；所述溶劑包括乙醇或乙醇水溶液中任意一種；當溶劑為乙醇水溶液時，液態金屬導電油墨中的去離子水不超過溶劑總量的20％。
6.根據權利要求1所述的一種通過真空抽濾制備導電圖案的方法，其特征在于：所述真空抽濾的過程中，濾膜孔徑為0.22-5μm，抽濾時間為3-10min；所述圖案化薄膜的厚度...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李佩津，王力，寧方浩，周皇羽，秦濤，
申請(專利權)人：重慶工程職業技術學院，
類型：發明
國別省市：
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