[发明专利]一种柔性可拉伸导电材料及其制作装置和方法

说明书

本发明公开了一种柔性可拉伸导电材料及其制作装置和方法，该材料包括弹性基体，柔性可拉伸导电网格，柔性可拉伸导电网格包括若干呈导电螺旋单体，若干导电螺旋单体按行列方式平行排列且首尾连接成一条导电体。该方法包括：将导电螺旋单体与有机溶剂的混合物滴加在金属掩模板上，低频往复震荡；将填满导电螺旋单体的组合体放置于加热炉中进行热处理焊接，形成导电螺旋束；冷却至室温；取出导电螺旋束放入成形模具中压实；向压实后的成形模具中浇注液态的弹性基体；加热固化成形，脱模，得到柔性可拉伸导电材料。本发明可有效避免应力集中的问题，延长材料的使用寿命；以及解决了在反复的机械变形后，微结构与弹性基体发生分离而使材料失效的问题。

技术领域

本发明涉及导电材料制作技术领域，特别是涉及一种基于微螺旋结构的柔 性可拉伸导电材料及其制作装置和方法。

背景技术

柔性可拉伸导电材料在机械拉伸或弯折状态下仍能保持稳定的导电特性， 因而在柔性电子，智能穿戴，物联网等方面表现出巨大的应用前景，同时，其 设计和制造技术也一直是新材料领域的研究热点。其中，利用可变形微结构来 制造柔性导电材料是一个重要的研究领域，基本原理是利用可变形的微结构实 现拉伸弯折变形的同时，保持稳定的导电性。目前而言，这些材料一般都是基 于二维的可变形结构(如波纹形结构，S型结构，正弦结构等)，但这些二维 的结构容易在曲率较大的地方(如波纹结构的波峰和波谷)产生应力集中现象 而缩短材料的使用寿命；或是在反复的机械变形后，微结构与弹性基体发生分 离而使材料失效。因此如何改变柔性导电材料的结构以避免上述问题成为本领 域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性可拉伸导电材料及其制作装置和方法，本发 明基于三维微螺旋结构制备性可拉伸导电材料，可有效地避免二维结构变形中 的应力集中的问题，延长材料的使用寿命；以及解决在反复的机械变形后，微 结构与弹性基体发生分离而使材料失效的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种柔性可拉伸导电材料，包括弹性基体， 设于所述弹性基体内的柔性可拉伸导电网格，所述柔性可拉伸导电网格包括若 干呈导电螺旋单体，若干所述导电螺旋单体按行列方式平行排列且首尾连接成 一条导电体。

可选的，所述导电螺旋单体为螺距相等和外直径相等的螺旋线体，所述导 电螺旋单体的表面材料为导电金属或导电合金。

可选的，所述弹性基体为浇注于所述柔性可拉伸导电网格周围的弹性高聚 物。

可选的，所述导电螺旋单体的螺旋长度为200μm至500μm，外直径为 20μm至50μm，线径2μm至8μm，螺距为20μm至50μm。

本发明还提供了一种如上所述的柔性可拉伸导电材料的制备装置，包括玻 璃基板、金属掩模板、加热炉、成形模具；

所述金属掩模板设于所述玻璃基板上表面，所述金属掩模板平行设有多排 条形沟槽，所述条形沟槽贯穿所述金属掩模板，所述条形沟槽与导电螺旋单体 的形状相适配，每一条形沟槽用于排列若干所述导电螺旋单体；

所述加热炉用于焊接相邻所述导电螺旋单体的首尾；

所述成形模具用于浇注弹性基体。

可选的，所述装置还包括振动设备，所述玻璃基板和所述金属掩模板设于 所述振动设备，所述振动设备用于带动所述玻璃基板和所述金属掩模板振动使 所述导电螺旋单体填入所述条形沟槽内。

本发明还提供了一种柔性可拉伸导电材料的制备方法，利用上述的制备装 置进行制备，所述方法包括：

将导电螺旋单体与有机溶剂的混合物滴加在固定安装于玻璃基板的金属 掩模板上，开始低频往复震荡玻璃基板和金属掩模板的组合体，使所述导电螺 旋单体填满所述金属掩模板的条形沟槽；