[发明专利]基于PEO电纺膜基底的近场直写聚焦及微图案脱离方法

说明书

本发明涉及电纺直写技术领域，具体涉及基于PEO电纺膜基底的近场直写聚焦及微图案脱离方法，本发明提出了一种利用PEO电纺膜与铝箔结合的电纺基底，针对不溶于水的电纺材料实现电纺直写射流的聚焦以及微图案的无损脱离。该方法需要先在接地金属基底上用静电纺丝技术先纺一层水溶性PEO纤维膜，制成一个复合电纺基底，之后往基底上用电纺直写技术印制微图案，最后将复合基底连带着微图案一起浸泡在选择溶液中，此时PEO会溶解，而微图案则不会溶解，此时由于连接目标纤维膜及基底的材料溶解，微图案因此脱离基底。本发明采用上述方法，即可实现电纺直写的自准焦及电纺直写微图案与金属基底的无损分离。

技术领域

本发明涉及电纺直写技术领域，具体涉及一种PEO电纺膜作为基底的电纺直写聚焦及微图案脱离技术。

背景技术

静电纺丝(Electrospinning)是一种利用电场对粘性溶液的作用，使得溶液克服表面张力产生射流，以此产生微米/纳米级纤维的技术。而电纺直写技术(Electrohydrodynamic Direct Writing，EDW)则是一种新型的基于静电纺丝的连续射流喷印技术，抑制了传统静电纺丝射流的螺旋、弯曲及不稳定运动，克服了传统静电纺丝纳米纤维无序沉积的缺点，利用稳定直线射流进行有序纳米结构的直写制备。与昂贵且复杂的光刻工艺相比，电纺直写技术是一种简单有效的纳米纤维直写沉积方式，他可将纳米材料与传统光刻等制造方法做做的器件有效整合，因此在柔性电子、MEMS、微传感器、生物过滤器、微电子等领域都有着广泛应用，其中柔性电子技术由于低成本、柔性化、批量化的特点慢慢成为了电子产业和微纳制造技术发展的主流，也是提高新一代电子市场竞争力的核心。柔性电子的基底材料主要包括柔性玻璃板、有机聚合物、柔性金属箔等，而有机聚合物基底材料具有很高的柔性、较低的成本并可以利用卷对卷工艺集成实现大批量生产，因此成为柔性电子基底中最常用的材料。电纺直写技术在柔性电子制造领域中有突出优势，但是由于聚合物材料导电性差，以其为基底进行聚合物溶液电纺直写的应用存在严重困难。相关研究表明，电纺直写基底的导电性对射流沉积影响很大，非导电材料基底上由于沉积纤维上的电荷无法通过基底导走，导致基底上累积大量电荷，电荷排斥电纺射流，导致射流鞭动加剧，大大地削弱了直写精度。同时，由于大部分柔性电路不能直接写在导体上，且直写的纳米纤维极难与基底分离而实现柔性电路的嫁接，因此极大限制了电纺直写技术金属基底的应用。上述问题极大制约了电纺直写技术在柔性电子领域的发展，为了克服这些问题

发明内容

为此，需要提供一种简便易行、不需要投入额外设备的方法，克服电纺直写过程中射流的鞭动问题及电纺直写微图案难以从基底上揭取的问题，实现电纺直写的自准焦以及电纺直写微图案与基底的无损快速分离。

为实现上述目的，本发明提供了基于PEO电纺膜基底的近场直写聚焦及微图案脱离方法，包含以下步骤：步骤一、在电纺基底上以静电纺丝技术用 PEO纺制一层牺牲隔离纤维膜，该牺牲隔离纤维膜称为PEO纤维膜；步骤二、在PEO纤维膜上以电纺直写技术用目标材料纺制目标微图案，由于PEO纤维膜的高孔隙特性实现电纺直写的自准焦；步骤三、将金属基底连同PEO纤维膜及微图案浸泡进离子水中，溶解除去PEO纤维膜，实现电纺直写微图案与电纺基底的无损快速分离。

进一步的，所述目标材料为聚偏氟乙烯，即PVDF，PAN、PI、PS或PES 中的任意一种不溶于水的材料即可。

更进一步的，所述目标材料为6wt％～20wt％的PVDF溶液，溶剂中NMP 与丙酮的比例2:8～8:2，步骤为：量取所需体积的NMP，而后称取PVDF粉末，加入前述液体中，然后再量取丙酮，倒入前述液体中，最终往混合液中加入磁粒子，在磁场下搅拌6～24h使各成分充分混合，所述目标材料不溶于水且在去离子水中不会出现卷曲、皱缩。

进一步的，所述电纺基底为铝箔、锡箔或光滑金属板。

进一步的，纺制PEO纤维膜与电纺直写微图案所用的电纺装置为同一套电纺装置。