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一种可拉伸瞬态导线及制备方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2020-03-24
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2020-07-14
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2022-07-08
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2040-03-24
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN202010214896.9 申请日 2020-03-24
公开/公告号 CN111303469B 公开/公告日 2022-07-08
授权日 2022-07-08 预估到期日 2040-03-24
申请年 2020年 公开/公告年 2022年
缴费截止日
分类号 C08J7/044C08L89/00C08L39/06C08K7/00C08K3/08 主分类号 C08J7/044
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 6
权利要求数量 7 非专利引证数量 1
引用专利数量 1 被引证专利数量 0
非专利引证 1、2013.06.06Zhe Zhou et al.“.Transient andflexible polymer memristors utilizingfull-solution processed polymernanocomposites”《.Nanoscale》.2018,第14824–14829页. Giovanni Landi et al..“NewBiodegradable Nano-Composites forTransient Electronics Devices”. 《NANOINNOVATION》.2018,第020012-1–020012-6页.;
引用专利 US2013140649A 被引证专利
专利权维持 2 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 杭州电子科技大学 当前专利权人 杭州电子科技大学
发明人 丁苏、江智 第一发明人 丁苏
地址 浙江省杭州市下沙高教园区2号大街 邮编 310018
申请人数量 1 发明人数量 2
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
杭州君度专利代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
杨舟涛
摘要
本发明公开了一种可拉伸瞬态导线及制备方法,本发明采用银微米片和水凝胶分别做导电图形和基底材料制备可拉伸的瞬态导线,为瞬态电子器件的制作解决技术难题;进一步地,本发明中使用银微米片和聚乙烯吡咯烷酮的复合材料制作导电图形,通过调整二者的比例对导电图形的电性能和溶解速度进行调控。同时,使用可逆的水凝胶明胶做可拉伸的基底材料,并且明胶的OH键和聚乙烯吡咯烷酮中的C=O键相作用获得一个结合力较好的界面。本发明制备的瞬态导线溶解速度可控、可承受外界应力、加工工艺简单,对于解决电子垃圾问题和在生物体中的应用有广阔的前景。
  • 摘要附图
    一种可拉伸瞬态导线及制备方法
  • 说明书附图:图1
    一种可拉伸瞬态导线及制备方法
  • 说明书附图:图2
    一种可拉伸瞬态导线及制备方法
  • 说明书附图:图3
    一种可拉伸瞬态导线及制备方法
  • 说明书附图:图4
    一种可拉伸瞬态导线及制备方法
  • 说明书附图:图5
    一种可拉伸瞬态导线及制备方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2022-07-08 授权
2 2020-07-14 实质审查的生效 IPC(主分类): C08J 7/044 专利申请号: 202010214896.9 申请日: 2020.03.24
3 2020-06-19 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种可拉伸瞬态导线,其特征在于:包括:水溶性基底表面印刷有导电图形,可拉伸的水溶性基底;
所述的可拉伸的水溶性基底为明胶;
所述的导电图形的材料为银微米片和聚乙烯吡咯烷酮的复合物,具体是将银微米片粉末和聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液混合均匀后得到的混合胶液;其中聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液中,聚乙烯吡咯烷酮质量分数在5%‑25%,聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液与银微米片粉末的质量比为15:7~5:1。

2.根据权利要求1所述的一种可拉伸瞬态导线,其特征在于:所述的聚乙烯吡咯烷酮的聚合度为30。

3.根据权利要求1所述的一种可拉伸瞬态导线的制备方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:
步骤一:将银微米片粉末和聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液混合均匀后,得到混合胶液;
其中聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液中,聚乙烯吡咯烷酮质量分数在5%‑25%,聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液与银微米片粉末的质量比为15:7~5:1;
步骤二:将混合胶液涂布在聚四氟乙烯模具中,经过干燥形成导电图形;
步骤三:将明胶覆盖在干燥的导电图形上形成厚度均匀的湿膜;
步骤四:通过冷藏将明胶凝固,得到一种可拉伸瞬态导线。

4.根据权利要求3所述的一种可拉伸瞬态导线的制备方法,其特征在于:将得到的可拉伸瞬态导线侵入硫酸铵的溶液中,24h后获得更好机械性能的可拉伸的瞬态导线。

5.根据权利要求3所述的一种可拉伸瞬态导线的制备方法,其特征在于:所述的聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液中聚乙烯吡咯烷酮的质量分数为20%。

6.根据权利要求3所述的一种可拉伸瞬态导线的制备方法,其特征在于:质量分数为
20%的聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液与银微米片粉末按照质量比20:6共混。

7.根据权利要求3所述的一种可拉伸瞬态导线的制备方法,其特征在于:所述的明胶是猪皮水解而得到的一类物理水凝胶,这种凝胶是可逆凝胶。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及一种可拉伸的瞬态导线及制作方法。具体涉及一种基于银(Ag)微米片与明胶复合薄膜的制备技术。

背景技术

[0002] 随着信息社会的快速发展,多种电子产品的使用和报废数量持续增长,这些电子垃圾埋在土壤中,长期释放的有毒物质对土壤和地下水造成污染,已经成为威胁人类社会的重要问题。瞬态电子技术是一种新兴电子器件制作方法,使用该方法制作的器件能够在外界触发下自发分解或者消失在环境中,瞬态电子技术对于减少电子垃圾有重要的意义,并且在医疗、信息安全等领域有潜在应用。金属导线在瞬态电子器件中是至关重要的组元,然而现有技术存在一些问题。目前的瞬态金属导线制作通常采用电子束蒸发、磁控溅射、光刻等复杂的工艺流程,获得纳米尺寸的图形,加工成本高,而且这种方法制作的金属导线的溶解时间长达几天。另一方面,适用于体内植入的瞬态器件往往受到弯曲或者一定程度的拉伸,而可拉伸的瞬态导线未见报道。如何制备可简单、可拉伸的瞬态金属导线是瞬态电子技术发展必须突破的瓶颈。

发明内容

[0003] 本发明针对现有技术的不足,提出了一种基于Ag微米片和明胶复合薄膜作为瞬态导线的制备技术,这种复合薄膜制作工艺简单,可以在拉伸应力下保持良好的导电性能。
[0004] 一种可拉伸瞬态导线,包括:水溶性基底表面印刷有导电图形,可拉伸的水溶性基底;其中:导电图形的材料为银微米片和聚乙烯比咯烷酮的复合物,水溶性基底为明胶。
[0005] 本发明中聚乙烯比咯烷酮是一种极易溶于水的高分子聚合物,其聚合度一般用K表示,不同的K值代表相应的平均分子量范围,且与其在水溶液中的溶解速度相关。通常K值越大,其溶解速度越慢,作为优选,本发明中使用K值为30的聚乙烯比咯烷酮。
[0006] 本发明中导电图形采用银微米片和聚乙烯比咯烷酮的复合材料,水溶性的聚乙烯比咯烷酮添加量会提高导电图形的水溶性,而银微米片的添加能够获得优秀的导电性能,因此通过调整两者的配比也可以达到控制导电图形的电阻和溶解速度的目的。
[0007] 具体的银微米片和聚乙烯比咯烷酮的复合导电图形制备过程如下:将银微米片粉末和聚乙烯比咯烷酮的乙醇溶液通过搅拌、超声震动等方式混合均匀后,用移液枪取适量混合胶液涂布在洁净的聚四氟乙烯模具中,经过干燥形成导电图形,其中聚乙烯比咯烷酮的乙醇溶液中,聚乙烯比咯烷酮质量分数在5%‑25%,聚乙烯比咯烷酮的乙醇溶液与银微米片粉末的质量比为15:7~5:1;
[0008] 作为优选,所述的聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液中聚乙烯吡咯烷酮的质量分数为20%。
[0009] 作为优选,质量分数为20%的聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液与银微米片粉末按照质量比20:6共混。
[0010] 本发明中明胶是猪皮水解而得到的一类物理水凝胶,这种凝胶是可逆凝胶,在冷却条件下形成凝固的薄膜,在热水中溶解形成胶体。作为优选实施方式,本发明中明胶在烘箱中(60℃)溶解,在冰箱的冷藏环境(<10℃)中实现成膜。
[0011] 具体的明胶基底的制作过程如下:在烘箱中溶解明胶粉体获得溶胶,取适量溶胶覆盖在干燥的导电图形上形成厚度均匀的湿膜,通过冷藏过程明胶凝固。为了提高明胶的机械性能,将样品整个浸入到硫酸铵的溶液中,一天后从聚四氟乙烯模具中剥离获得可拉伸的瞬态导线。
[0012] 将本发明的瞬态导线进行拉伸,根据本发明实施例可以看出:这种银微米片和明胶的瞬态导线在拉伸到100%应变情况下仍然保持良好的导电性能;将本发明瞬态导线浸泡在热水中,导电图形由于聚乙烯吡咯烷酮的溶解而快速分解,明胶基底也在几分钟内完全溶解。
[0013] 本发明采用银微米片和水凝胶分别做导电图形和基底材料制备可拉伸的瞬态导线,为瞬态电子器件的制作解决技术难题;进一步地,本发明中使用银微米片和聚乙烯吡咯烷酮的复合材料制作导电图形,通过调整二者的比例对导电图形的电性能和溶解速度进行调控。同时,使用可逆的水凝胶明胶做可拉伸的基底材料,并且明胶的OH键和聚乙烯吡咯烷酮中的C=O键相作用获得一个结合力较好的界面。本发明制备的瞬态导线溶解速度可控、可承受外界应力、加工工艺简单,对于解决电子垃圾问题和在生物体中的应用有广阔的前景。

实施方案

[0019] 如图1所示,将质量分数为20%的聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液与银微米片粉末按照质量比20:6共混,通过搅拌和超声震动使其混合均匀,将混合所得的胶液滴加在聚四氟乙烯的模具中,通过在60℃干燥箱中温度烘干10分钟制得银微米片导电图形。在60℃烘干箱中溶解质量分数为10%的明胶溶液,取适量覆盖在银微米片导电图形上,置于冰箱中冷藏1小时,明胶固化形成薄膜。为了提高明胶基底的机械性能,整个在聚四氟乙烯模具制作的瞬态导线浸入到质量分数为15%的硫酸铵溶液中,一天后小心地将样品从模具中剥离,并在60℃的烘干箱中干燥2分钟,去除表面残留的水溶液。
[0020] 将上述制备的样品夹在拉伸杆的夹具上,拉伸速度设定为1.25mm/s,拉伸最大应变为100%,在这个过程中使用Agilent 34461A万用表测试瞬态导线的电性能,获得的瞬态导线在拉伸过程中的电阻变化如图2所示。从图中可以看出:本实施例具有优秀的导电性能(R=6Ω),且在外界应变为100%时依然保持良好的导电性能(R=183Ω),当撤去外力,瞬态导线的电阻大幅度降低,仅为初始电阻的两倍(R=12Ω)。
[0021] 将本发明实施例制备的瞬态导线置于50℃的温水中,如图3所示,由于聚乙烯吡咯烷酮快速溶于水中,银微米片分解到水中,而明胶基底在吸水之后也逐渐变成溶胶,仅仅经过5分钟,瞬态导线在温水中全部分解。
[0022] 实施例二:
[0023] 本例中选取20%质量分数的聚乙烯吡咯烷酮溶液与银微米片粉末按照质量比5:1共混,其他流程与实施例一一致。
[0024] 将本实施例中制备的瞬态导线置于60℃的水溶液中如图4所示,由于温度较高,且聚乙烯吡咯烷酮的含量较高,溶解速度加快,2分钟左右瞬态导线已经分解且明胶完全溶于水中。
[0025] 实施例三:
[0026] 本例中选取20%质量分数的聚乙烯吡咯烷酮溶液与银微米片粉末按照质量比15:7共混,其他流程与实施例一一致。
[0027] 将本实施例中的瞬态导线夹在拉伸杆的夹具上,拉伸速度设定为1.25mm/s,拉伸最大应变分别设置为20%、30%和50%,进行100次循环拉伸/释放,每次循环之后应变为0%时候的电阻变化如图5所示。本实施例具有优秀的导电性能(R=4Ω),且经过在50%应力循环拉伸/释放100次,电阻仅增长两倍,展示了在外界应力下优秀的稳定性。

附图说明

[0014] 图1为本发明的制作流程示意图;
[0015] 图2为实施瞬态导线拉伸过程中电阻变化曲线;
[0016] 图3为实施例一瞬态导线溶解过程的图片;
[0017] 图4为实施例二瞬态导线溶解过程的图片;
[0018] 图5为不同拉伸最大应变下进行100次循环拉伸/释放过程电阻变化示意图。
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