利用喷墨印刷柔性微结构表面制备微结构电极的方法及电子皮肤传感

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910517171.4

(22)申请日 2019.06.14

(71)申请人 齐鲁工业大学

地址 250353 山东省济南市长清区大学路

3501号

(72)发明人 孙加振　刘洋彬　孟丽娜　云成虎　

李馨怡　褚夫强　李琪　

(74)专利代理机构 北京孚睿湾知识产权代理事

务所(普通合伙) 11474

代理人 马媛媛

(51)Int.Cl.

G01D 5/16(2006.01)

G01M 5/00(2006.01)

G01D 18/00(2006.01)

B41M 5/00(2006.01)

B81B 3/00(2006.01)B81C 1/00(2006.01)

(54)发明名称

利用喷墨印刷柔性微结构表面制备微结构

电极的方法及电子皮肤传感器

(57)摘要

本发明提供一种利用喷墨印刷柔性微结构

表面制备微结构电极的方法，其包括如下步骤：

在支撑基材表面制备具有粘弹性的预聚合基底，

通过在粘弹性基底上喷墨印刷水溶性聚合物牺

牲性墨水制备具有微结构表面的柔性基底；

在该基底表面沉积导电层，制作柔性微结构电极；基

于柔性基材表面可控制备的微型导电结构实现

高灵敏电子皮肤传感。本发明通过喷墨印刷柔性

微结构表面制备柔性微结构电极，可实现一种低

成本、高效率、可大面积制作高灵敏电子皮肤传

感器的方法。权利要求书1页 说明书5页 附图4页CN 110231056 A 2019.09.13

C N 110231056

A

1.一种利用喷墨印刷柔性微结构表面制备微结构电极的方法，其特征在于，其包括如下步骤：

S1：制备表面具有微结构的基底：在支撑基材上放置具有粘弹性的预聚合基底，并在预聚合基底表面进行喷墨印刷，得到表面具有微结构的柔性基底；

S2：制备微结构电极：对步骤S1得到的具有微结构的柔性基底进行预处理，并在基底表面沉积导电层，得到柔性微结构电极。

2.根据权利要求1所述的利用喷墨印刷柔性微结构表面制备微结构电极的方法，其特征在于，还包括S3：制备电子皮肤传感器：在柔性微结构电极外部连接导线进行柔性测试及灵敏度测试，以制备符合使用要求的电子皮肤传感器。

3.根据权利要求1所述的利用喷墨印刷柔性微结构表面制备微结构电极的方法，其特征在于，步骤S1具体包括以下子步骤：

S11：对粘弹性基底进行预固化，获得适于喷墨印刷微结构的流变性能；

S12：利用含有水溶性聚合物的溶液作为墨水在基底表面进行喷墨印刷，待墨水完全固化并利用去离子水洗涤喷墨印刷沉积的水溶性聚合物后，得到表面具有微结构形态的柔性基底。

4.根据权利要求1所述的利用喷墨印刷柔性微结构表面制备微结构电极的方法，其特征在于，步骤S2具体包括以下步骤：

S21、对表面具有微结构的柔性基底采用空气等离子体或表面活性剂对基底表面进行接枝改性；

S22、对接枝改性后的基底表面进行导电层沉积，得到柔性微结构电极。

5.根据权利要求1所述的利用喷墨印刷柔性微结构表面制备微结构电极的方法，其特征在于，步骤S3中柔性测试具体为使柔性微结构电极发生形变引起应变电阻值的变化。

6.如权利要求2所述的利用喷墨印刷柔性微结构表面制备微结构电极的方法，其特征在于，步骤S1中所述具有粘弹性的预聚合基底为二甲基硅氧烷等预聚体；将粘弹性预聚物前体旋涂在支撑基材上，进行预固化，所述预固化的环境温度为20℃至25℃；所述预固化的固化温度为70℃至90℃，所述预固化的固化时间为10分钟至15分钟。

7.如权利要求3所述的利用喷墨印刷柔性微结构表面制备微结构电极的方法，其特征在于，所述步骤S12中固化的固化温度为70℃至90℃；固化的时间为30分钟至1小时。

8.如权利要求5所述的基于喷墨打印柔性微结构表面的电子皮肤传感器的制备方法，其特征在于，所述含有水溶性聚合物的溶液为水溶性聚丙烯酸树脂溶液。

9.如权利要求6所述的利用喷墨印刷柔性微结构表面制备微结构电极的方法，其特征在于，所述基底表面的微结构为微坑、微槽或交叉微槽，所述微结构利用10pL喷墨印刷墨滴形成的宽度为8微米至10微米，所述微结构的深度为2微米至4微米。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述的方法制备的具有微结构表面的电子皮肤传感器，其特征在于，其包括至少一个微结构电极。

权　利　要　求　书1/1页CN 110231056 A

利用喷墨印刷柔性微结构表面制备微结构电极的方法及电子

皮肤传感器

技术领域

[0001]本发明涉及柔性电子技术领域，特别涉及利用喷墨印刷柔性微结构表面制备微结构电极的方法及电子皮肤传感器。

背景技术

[0002]近年来，柔性电子技术的发展引起了各领域的广泛关注，相对于传统的无机信息器件，柔性电子件具有天然的优势，例如，其具有独特的柔性、可承受弯曲甚至能拉伸较大的变形、能够包覆在人体柔软组织的复杂曲面上。因此在信息、能源、医疗等领域具有广泛地应用，如柔性显示器、薄膜太阳能电池、电子皮肤等。其中具有独特性能的可穿戴传感器，具有低成本，超轻质，高度灵活和可拉伸等优点，能够共形地附着到人体皮肤上，用于个人保健和生理信号监测。为了实现超薄，柔性可拉伸的装置，引入了许多基于各种结构，转换原理以及制造工艺的传感装置。但同时也面临着灵敏度不足、可形变范围有限等缺点。[0003]引入微结构常用方法有光刻、预拉伸和仿生等，能够达到人们对灵敏度和可拉伸性的要求。但是其制备步骤繁琐，所需设备昂贵，不利于大规模生产。因此，以一种低成本、高效率且灵活的方式，实现具有可控形态和高分辨率的表面微结构是具有重要研究意义的。

发明内容

[0004]针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种利用喷墨印刷柔性微结构表面制备微结构电极的方法及电子皮肤传感器，其利用喷墨印刷不仅能够通过控制不混溶墨水和粘弹性基材之间的相互作用，来调整微结构的形态，而且速度快、成本低、效率高，拥有较高的使用价值。

[0005]具体地，本发明提供一种利用喷墨印刷柔性微结构表面制备微结构电极的方法，其包括如下步骤：

[0006]S1：制备表面具有微结构的基底：在支撑基材上放置具有粘弹性的预聚合基底，并在预聚合基底表面进行喷墨印刷，得到表面具有微结构的柔性基底；

[0007]S2：制备微结构电极：对步骤S1得到的具有微结构的基底进行预处理，并在基底表面沉积导电层，得到柔性微结构电极。

[0008]优选地，还包括S3：制备电子皮肤传感器：在柔性微结构电极外部连接导线进行柔性测试及灵敏度测试，以制备符合使用要求的电子皮肤传感器。

[0009]优选地，步骤S1具体包括以下子步骤：

[0010]S11：对粘弹性基底进行预固化，获得适于喷墨印刷微结构的流变性能；

[0011]S12：利用含有水溶性聚合物的溶液作为墨水在基底表面进行喷墨印刷，待墨水完全固化并利用去离子水洗涤喷墨印刷沉积的水溶性聚合物后，得到表面具有微结构形态的柔性基底。