本發(fā)明涉及電極材料領(lǐng)域，更具體地，涉及一種柔性電極制備方法及柔性電極。

背景技術(shù)：

隨著具有柔性和可拉伸特性的新型壓阻材料的研究深入，其在人工皮膚、可穿著電子器件和航空航天等領(lǐng)域的普遍應(yīng)用引起了廣泛的關(guān)注。柔性電極多以聚合物作為基底材料來制作，以減小電極對(duì)生物組織的損傷并確保柔性電極在活體及細(xì)胞中穩(wěn)定工作。目前柔性傳感器呈現(xiàn)出巨大的發(fā)展前景，可實(shí)現(xiàn)柔性可穿戴傳感器的高分辨、高靈敏、快速響應(yīng)、低制造成本和復(fù)雜信號(hào)檢測(cè)。因?yàn)檫@些傳感器可以適應(yīng)人體組織的柔軟、彈性和彎曲特性，可伸縮傳感器在許多領(lǐng)域中特別是健康監(jiān)測(cè)方面具有巨大的未來應(yīng)用。

到目前為止大多數(shù)材料由于不穩(wěn)定，低導(dǎo)電性或者昂貴的材料成本限制了他們的廣泛應(yīng)用。金納米材料作為一種新型的納米材料，具備高的電導(dǎo)率，納米材料的尺寸效應(yīng)，優(yōu)異的光學(xué)性能和電化學(xué)催化性質(zhì)，在柔性導(dǎo)電材料的制備中具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

現(xiàn)有技術(shù)中，有利用簡單溶液法制備可伸縮的銀金核殼納米線電極[leeh,hongs,leej,etal.highlystretchableandtransparentsupercapacitorbyag–aucore–shellnanowirenetworkwithhighelectrochemicalstability[j].acsappliedmaterials&interfaces,2016,8(24):15449-15458.]；還有通過與銀納米線的取代構(gòu)建金納米管柔性傳感器，第一次使用柔性電化學(xué)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控細(xì)胞和血管釋放的no[liuyl,jinzh,liuyh,etal.stretchableelectrochemicalsensorforreal‐timemonitoringofcellsandtissues[j].angewandtechemieinternationaledition,2016.]。以上制備方法中需要兩種貴金屬的參與，制備方法過程都很復(fù)雜，成本高，且不利于批量生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種柔性電極制備方法及柔性電極，解決了現(xiàn)有技術(shù)柔性電極制備方法步驟繁瑣，且材料不穩(wěn)定、導(dǎo)電性低和價(jià)格昂貴等成本高的問題，具有良好的電化學(xué)性能，有輕薄且方便攜帶等特點(diǎn)，為柔性電極的批量生產(chǎn)、廣泛性應(yīng)用提供了條件。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種柔性電極制備方法，包括：

s1、在剛性基底上旋涂覆蓋pdms層；

s2、以所述pdms層作為柔性基底生長金膜；

s3、將覆蓋有金膜的pdms層從剛性基底上剝落形成柔性電極，將柔性電極導(dǎo)通并封裝。

作為優(yōu)選的，在步驟s1中，所述剛性基底的材料為玻璃、石英、金屬或有機(jī)聚合物。

作為優(yōu)選的，所述步驟s1具體包括：取剛性基底放到旋轉(zhuǎn)儀上旋涂覆蓋pdms，并在70℃-80℃下烘干1-2小時(shí)，形成pdms層。

作為優(yōu)選的，在步驟s1中，所述pdms層的厚度為0.5-3mm。

作為優(yōu)選的，所述步驟s2具體包括：將所述pdms層放在紫外光下照射，使表面羥基化；再放入鍍液中繼續(xù)通過紫外光照射，使pdms層表面沉積得到一層金膜。

作為優(yōu)選的，所述鍍液為氯金酸水溶液與乙醇的混合液；氯金酸水溶液的物質(zhì)的量濃度為8-12mm，無水乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95％-99.7％，混合液中氯金酸水溶液和無水乙醇的體積比為3-5：2。

作為優(yōu)選的，所述羥基化步驟中，將所述pdms層放在紫外光下垂直照射1-3小時(shí)；所述金膜生成步驟中，將所述pdms層浸入鍍液中并通過紫外光照射4-10小時(shí)。

作為優(yōu)選的，所述步驟s3具體包括：將覆蓋有金膜的柔性基底從剛性基底剝落，將銅絲通過導(dǎo)電膠固定在金膜后的柔性基底上，使銅絲與所述金膜接觸，通過封裝膠封裝，絕緣處理并烘干固化。

作為優(yōu)選的，所述導(dǎo)電膠為碳或銀導(dǎo)電膠，所述封裝膠為環(huán)氧樹脂。

本申請(qǐng)還提供一種根據(jù)上述制備方法制備的柔性電極。

本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N柔性電極制備方法及柔性電極，在旋轉(zhuǎn)儀上通過旋涂法在剛性基底上覆蓋pdms層，然后在紫外燈照射條件下進(jìn)行表面羥基化，最后放入含有氯金酸和乙醇的化學(xué)鍍液中紫外照射使其生長成金膜；該方法易于實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，重復(fù)性高，可用于細(xì)胞中no等小分子物質(zhì)檢測(cè)分析；使用pdms作為柔性基底生長金膜，成本低，簡單易行。電極的電化學(xué)性能優(yōu)良，具有一定柔性，反復(fù)彎曲200次后仍然保持良好的電化學(xué)行為。該方法所制備的柔性電極可應(yīng)用于檢測(cè)細(xì)胞、血管經(jīng)絡(luò)、神經(jīng)系統(tǒng)中小分子物質(zhì)如no，以及用做柔性電子器件如觸摸板，電子皮膚器件，超級(jí)電容器等的制備。

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的柔性電極制備方法流程圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的柔性電極的表面納米金結(jié)構(gòu)形貌示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的單個(gè)柔性電極在0.5mh2so4中活化的循環(huán)伏安圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的彎曲不同次數(shù)的單個(gè)柔性電極在1mm甲醇二茂鐵溶液中表征的循環(huán)伏安圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的彎曲不同程度的單個(gè)柔性電極在1mm甲醇二茂鐵溶液中表征的循環(huán)伏安圖；

圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的柔性電極對(duì)濃度為0.5mm的no的響應(yīng)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

圖1示出了一種柔性電極制備方法，包括：

s1、在剛性基底上旋涂覆蓋pdms層；

s2、以所述pdms層作為柔性基底生長金膜；

s3、將覆蓋有金膜的pdms層從剛性基底上剝落形成柔性電極，將柔性電極導(dǎo)通并封裝。

實(shí)施例1

所述步驟s1中，取剛性基底放在旋轉(zhuǎn)儀上旋轉(zhuǎn)狀態(tài)旋涂覆蓋pdms(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)層，并在80℃下烘干1小時(shí)；

在本實(shí)施例步驟s2中，通過載玻片表面濕法沉積金，具體的將pdms層作為柔性基底，放在紫外燈下，垂直照射1小時(shí)，使pdms層表面羥基化，即使pdms層表面帶上羥基；將表面羥基化后的pdms層浸入體積比為3:2，物質(zhì)量濃度為8mm氯金酸水溶液水溶液與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95％的無水乙醇中，并通過紫外燈照射10小時(shí)，柔性基底表面上即可生成連續(xù)均勻且外觀光亮的納米金膜。如圖2中所示，為柔性電極的表面納米金結(jié)構(gòu)形貌。

在本實(shí)施例中，所述步驟s3具體包括，將所得的沉積有金膜的柔性基底通過蘸取碳導(dǎo)電膠固定住銅絲，涂絕緣樹脂1次，放置室內(nèi)約10min，待電極稍干后，轉(zhuǎn)人恒溫干燥箱，在80℃下烘干2小時(shí)，即可達(dá)到良好的絕緣狀態(tài)，即得到本發(fā)明提供的用濕法沉積制備的金材料柔性電極。圖3為本實(shí)施例中經(jīng)過封裝以后形成的單個(gè)柔性電極在0.5mh2so4中活化的循環(huán)伏安圖。圖4所示是該實(shí)施例中經(jīng)過封裝以后形成的單個(gè)柔性電極通過彎曲不同次數(shù)之后在1mm甲醇二茂鐵的kno3溶液中表征的循環(huán)伏安圖，循環(huán)伏安曲線相對(duì)吻合，說明了該電極在彎曲不同次數(shù)之后，還能夠具有良好的電化學(xué)性能。圖5為本實(shí)施例中經(jīng)過封裝以后形成的單個(gè)柔性電極通過彎曲不同程度之后在1mm甲醇二茂鐵的kno3溶液中表征的循環(huán)伏安圖，循環(huán)伏安曲線基本重合，說明了該電極在彎曲不同程度之后，還能夠具有良好的電化學(xué)性能。圖6為柔性電極對(duì)濃度為0.5mm的no的響應(yīng)。

實(shí)施例2

在本實(shí)施例中，所述步驟s1中，取剛性基底放在旋轉(zhuǎn)儀上旋轉(zhuǎn)狀態(tài)旋涂覆蓋pdms(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)層，并在70℃下烘干2小時(shí)。

在本實(shí)施例中，所述步驟s2具體包括，通過載玻片表面濕法沉積金，具體的將pdms層作為柔性基底，放在紫外燈下，垂直照射2小時(shí)，使pdms層表面羥基化，即使pdms層表面帶上羥基；將表面羥基化后的pdms層浸入體積比為4:2，物質(zhì)量濃度為10mm氯金酸水溶液與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95％的無水乙醇中，并通過紫外燈照射7小時(shí)，柔性基底表面上即可生成連續(xù)均勻且外觀光亮的納米金膜。如圖2中所示，為柔性電極的表面納米金結(jié)構(gòu)形貌。

在本實(shí)施例中，所述步驟s3具體包括，將所得的沉積有金膜的柔性基底通過蘸取碳導(dǎo)電膠固定住銅絲，涂絕緣樹脂4次，放置室內(nèi)約10min，待電極稍干后，轉(zhuǎn)人恒溫干燥箱，在90℃下烘干1小時(shí)，即可達(dá)到良好的絕緣狀態(tài)，即得到本發(fā)明提供的用濕法沉積制備的金材料柔性電極。

實(shí)施例3

在本實(shí)施例中，所述步驟s1中，取剛性基底放在旋轉(zhuǎn)儀上旋轉(zhuǎn)狀態(tài)旋涂覆蓋pdms(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)層，并在80℃下烘干1小時(shí)。

在本實(shí)施例中，所述步驟s2具體包括，通過載玻片表面濕法沉積金，具體的將pdms層作為柔性基底，放在紫外燈下，垂直照射3小時(shí)，使pdms層表面羥基化，即使pdms層表面帶上羥基；將表面羥基化后的pdms層浸入體積比為5:2，物質(zhì)量濃度為12mm氯金酸水溶液與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.7％的無水乙醇中，并通過紫外燈照射8小時(shí)，柔性基底表面上即可生成連續(xù)均勻且外觀光亮的納米金膜。如圖2中所示，為柔性電極的表面納米金結(jié)構(gòu)形貌。

在本實(shí)施例中，所述步驟s3具體包括，將所得的沉積有金膜的柔性基底通過蘸取碳導(dǎo)電膠固定住銅絲，涂絕緣樹脂4次，放置室內(nèi)約10min，待電極稍干后，轉(zhuǎn)人恒溫干燥箱，在90℃下烘干1小時(shí)，即可達(dá)到良好的絕緣狀態(tài)，即得到本發(fā)明提供的用濕法沉積制備的金材料柔性電極。

實(shí)施例4

在本實(shí)施例中，所述步驟s1中，取剛性基底放在旋轉(zhuǎn)儀上旋轉(zhuǎn)狀態(tài)旋涂覆蓋pdms(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)層，并在80℃下烘干2小時(shí)。

在本實(shí)施例中，所述步驟s2具體包括，通過載玻片表面濕法沉積金，具體的將pdms層作為柔性基底，放在紫外燈下，垂直照射3小時(shí)，使pdms層表面羥基化，即使pdms層表面帶上羥基；將表面羥基化后的pdms層浸入體積比為4:2，物質(zhì)量濃度為10mm氯金酸水溶液與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.7％的無水乙醇中，并通過紫外燈照射4小時(shí)，柔性基底表面上即可生成連續(xù)均勻且外觀光亮的納米金膜。如圖2中所示，為柔性電極的表面納米金結(jié)構(gòu)形貌。

在本實(shí)施例中，所述步驟s3具體包括，將所得的沉積有金膜的柔性基底通過蘸取碳導(dǎo)電膠固定住銅絲，涂絕緣樹脂2次，放置室內(nèi)約10min，待電極稍干后，轉(zhuǎn)人恒溫干燥箱，在80℃下烘干1小時(shí)，即可達(dá)到良好的絕緣狀態(tài)，即得到本發(fā)明提供的用濕法沉積制備的金材料柔性電極。

綜上所述，本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N柔性電極制備方法及柔性電極，在旋轉(zhuǎn)儀上通過旋涂法在剛性基底上覆蓋pdms層，然后在紫外燈照射條件下進(jìn)行表面羥基化，最后放入含有氯金酸和乙醇的化學(xué)鍍液中紫外照射使其生長成金膜；使用pdms作為柔性基底生長金膜，成本低，簡單易行。電極的電化學(xué)性能優(yōu)良，具有一定柔性，反復(fù)彎曲200次后仍然保持良好的電化學(xué)行為。該方法所制備的柔性電極可應(yīng)用于檢測(cè)細(xì)胞、血管、神經(jīng)系統(tǒng)中小分子物質(zhì)如no，以及用做柔性電子器件如觸摸板，電子皮膚器件，超級(jí)電容器等的制備。

最后，本申請(qǐng)的方法僅為較佳的實(shí)施方案，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。