[发明专利]一种聚吡咯包裹液态金属核壳微粒导电线路及制备与应用

说明书

本发明公开了一种基于聚吡咯包裹液态金属核壳微粒柔性导电线路及其制备方法与应用。所述方法为：将液态金属分散于吡咯或吡咯溶液中，静止分层；取下层浆料在TPU薄膜上进行图案化；将图案化TPU薄膜置于氧化剂/掺杂剂混合溶液中，待吡咯聚合完成后清洗。本发明的制备方法简单，提高了液态金属的可加工性，所得柔性电路与基材之间具有较好粘接性能，同时具备较大的粗糙度，在柔性可修复电子电路、能源等领域具有重要的应用前景。

技术领域

本发明属于柔性功能材料领域，具体涉及一种基于聚吡咯包裹液态金属核壳微粒柔性导电线路及其制备方法与应用。

背景技术

随着科学技术的发展，柔性电子器件以及柔性储能材料正在兴起，受到人们的广泛关注。与传统的刚性电子材料相比，柔性电子材料具有一定的形变能力，可以更好的贴合曲面，在可穿戴领域具有极大的应用潜力。

液态金属具有金属导电性和良好的流动性，在柔性电子器件领域具有较大的应用前景，但是由于其表面易形成氧化层，具有较大的表面张力，在成型加工方面存在一定的困难，此前虽然采用聚合物包裹液态金属的方式制备线路，但由于所采用聚合物不导电，仍需要进一步采取方法进行线路烧结达到导电的目的。

聚吡咯作为一种优异的导电材料，在一定条件下具有优异的成膜特性，制备方法简单，同时在传感、超级电容器以及光热转换等方面表现出较为优秀的性能，但是耐划伤性较差。如何有效快捷的制备耐划伤的柔性导电材料仍然是研究的热点。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种基于聚吡咯包裹液态金属核壳微粒柔性导电线路的制备方法。

本发明利用吡咯作为分散溶剂，超声制备了液态金属分散浆料，通过将图案化的线路置于氧化剂溶液中，原位反应得到聚吡咯包裹液态金属制备的柔性导电线路。解决液态金属成型加工问题，同时可以发挥聚吡咯和液态金属的协同效应，在柔性电子器件、传感以及能源等领域具有潜在的应用前景。

本发明的另一目的在于提供上述方法制得的一种基于聚吡咯包裹液态金属核壳微粒柔性导电线路。

本发明的再一目的在于提供上述一种基于聚吡咯包裹液态金属核壳微粒柔性导电线路的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种基于聚吡咯包裹液态金属核壳微粒柔性导电线路的制备方法，包括以下步骤：

(1)将液态金属加入到吡咯或吡咯溶液中，超声分散，静置分层；

(2)将步骤(1)中分层后的下层浆料在TPU基底上进行图案化；

(3)将图案化的TPU基底置于氧化剂/掺杂剂混合溶液中，待吡咯聚合完成后，清洗，干燥，得到基于聚吡咯包裹液态金属核壳微粒柔性导电线路。

优选地，步骤(1)所述液态金属为镓铟锡合金(熔点为10.5℃)。

优选地，步骤(1)所述液态金属与吡咯的质液比为0.5g：7.5～15mL。

优选地，步骤(1)所述吡咯溶液的体积浓度为50～100％，溶剂为甲苯和乙醇中的至少一种。

优选地，步骤(1)所述超声分散的功率为80～320W，时间为20～60min。

优选地，步骤(2)所述TPU基底为TPU薄膜。所述图案化指根据实际需求通过打印或手绘方式绘制图案线路。

优选地，步骤(3)所述氧化剂/掺杂剂混合溶液中的氧化剂为过硫酸铵，掺杂剂为苯磺酸钠，氧化剂的浓度为10～100mmol/L，掺杂剂的浓度为5～100mmol/L。

优选地，步骤(3)所述氧化剂/掺杂剂混合溶液的溶剂为水。