一种用于可拉伸电路的离子凝胶及基于其的可拉伸电路板的制作方法

本发明涉及可拉伸电路，具体涉及一种用于可拉伸电路的离子凝胶及基于其的可拉伸电路板。

背景技术：

1、随着穿戴式电子设备的发展，便于贴合人体的柔性可拉伸电路应运而生。传统电路导电材料以金属/合金导体、液态金属、导电塑料/橡胶等材料为主，其存在难以弯折、伸缩，或者弯折、伸缩后电信号传输不稳定等问题。此外，通过结构掺杂或复合行为得到的高分子导电材料也存在稳定性差，以及在加工成型性、机械性能等方面表现不佳的问题。

2、离子凝胶(ion gel)是以包封的离子液体(ils)为分散介质的网络结构，是一种具有离子导电性的固态混合物，通过自组装/键(物理或化学)的方式形成，因其具备导电能力以及优良的拉伸导电性而被广泛研究，但离子凝胶在可拉伸电路板上的应用几乎没有看到。

3、将离子凝胶与高性能弹性体相结合的可拉伸电路板能够极大的拓宽其应用领域，在绿色和可持续的化学、电子、医疗器械、航空航天、机械等的领域都有着广泛的应用。这种可拉伸电路板并以其独特的优势在新型的柔性电子器件(flexible electronics)、电子连接件(electronic connecting piece)、电子皮肤(on-skin electronics)等领域中发挥着重要的作用。这些新兴产业在可拉伸电路板的材料发展和应用中，对其电路的导电材料及封装材料等提出新的要求。

技术实现思路

1、经不断探究，本发明提出一种用于可拉伸电路的离子凝胶及基于其的可拉伸电路板。

2、本发明保护一种用于可拉伸电路的离子凝胶，由离子液体与明胶按比例物理交联制备而成，其中离子液体中的阳离子为1-丁基-3-甲基咪唑、1-乙基-3甲基咪唑、1-正辛基3-甲基咪唑、1-n-十二烷基-3-甲基咪唑、1-丁基2,3-二甲基咪唑、1-丁基甲基吡咯烷基、1-甲基丙基吡咯烷基中的一种或多种，阴离子为溴离子、氯离子、四氟化硼离子、硫酸乙酯、六氟化磷、二氰铵、双三氟甲磺酰亚胺中的一种或多种。

3、优选的，离子液体组合为1-丁基-3-甲基咪唑溴盐、1-丁基2,3-二甲基咪唑氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺中的一种。

4、上述用于可拉伸电路的离子凝胶的制备方法为，将离子液体与明胶在水中，于35～55℃温度下搅拌反应，待明胶完全融化后，迅速置于室温下使其完全冷却，得到离子凝胶；其中离子液体与明胶的质量比为1:1～7:1，水的质量分数小于22％。

5、本发明还保护一种可拉伸电路板，由两块刻蚀有沟道的热塑型弹性体相贴合，沟道内部填充权利要求1所述的离子凝胶构成。

6、优选的，刻蚀沟道采用激光刻蚀或光刻，其中激光刻蚀的黑体刻蚀功率为30％～80％。

7、优选的，离子凝胶的填充方式采用刮涂、旋涂、狭缝挤出、注射或3d打印。

8、本发明的有益效果：

9、1、离子凝胶制备仅需离子液体和明胶，操作简单、方便，无需其他溶剂；

10、2、通过离子凝胶形成电路，不会产生因封装材料破损而导致泄露事故；

11、3、沟道刻画采用激光刻蚀或光刻，无需真空环境，大大减少生产成本；

12、4、通过离子凝胶与热塑型弹性体相结合制备的可拉伸电路板，在保证弹性体高力学性能、耐高温、耐溶剂等优良性质的同时，电信号传输更加稳定，能够实现低成本、高效率的应用，从而拓展其实际的工业应用场景。

13、5、通过离子凝胶中离子液体的选择，离子液体与明胶的质量配比，精准控制离子凝胶电导率、形态、粘度，并通过热压键合等的方式实现电路封装，便于适应多样化的应用场景。

技术特征：

1.一种用于可拉伸电路的离子凝胶，其特征在于：由离子液体与明胶按比例物理交联制备而成，其中离子液体中的阳离子为1-丁基-3-甲基咪唑、1-乙基-3甲基咪唑、1-正辛基3-甲基咪唑、1-n-十二烷基-3-甲基咪唑、1-丁基2,3-二甲基咪唑、1-丁基甲基吡咯烷基、1-甲基丙基吡咯烷基中的一种或多种，阴离子为溴离子、氯离子、四氟化硼离子、硫酸乙酯、六氟化磷、二氰铵、双三氟甲磺酰亚胺中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的用于可拉伸电路的离子凝胶，其特征在于：离子液体组合为1-丁基-3-甲基咪唑溴盐、1-丁基2,3-二甲基咪唑氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺中的一种。

3.根据权利要求1或2所述的用于可拉伸电路的离子凝胶，其特征在于：其制备方法为，将离子液体与明胶在水中，于35～55℃温度下搅拌反应，待明胶完全融化后，迅速置于室温下使其完全冷却，得到离子凝胶；其中离子液体与明胶的质量比为1:1～3:1，水的质量分数小于22％。

4.一种可拉伸电路板，其特征在于：由两块刻蚀有沟道的热塑型弹性体相贴合，沟道内部填充权利要求1所述的离子凝胶构成。

5.根据权利要求4所述的可拉伸电路板，其特征在于：刻蚀沟道采用激光刻蚀或光刻，其中激光刻蚀的黑体刻蚀功率为30％～80％。

6.根据权利要求4所述的离子凝胶电路的制备方法，其特征在于：离子凝胶的填充方式采用刮涂、旋涂、狭缝挤出、注射或3d打印。

技术总结
本发明公开了一种用于可拉伸电路的离子凝胶及基于其的可拉伸电路板，其中离子凝胶由离子液体与明胶按比例物理交联制备而成，其中离子液体中的阳离子为1‑丁基‑3‑甲基咪唑、1‑乙基‑3甲基咪唑、1‑正辛基3‑甲基咪唑、1‑n‑十二烷基‑3‑甲基咪唑、1‑丁基2,3‑二甲基咪唑、1‑丁基甲基吡咯烷基、1‑甲基丙基吡咯烷基中的一种或多种，阴离子为溴离子、氯离子、四氟化硼离子、硫酸乙酯、六氟化磷、二氰铵、双三氟甲磺酰亚胺中的一种或多种。本发明通过离子凝胶中离子液体的选择，离子液体与明胶的质量配比，精准控制离子凝胶电导率、形态、粘度，便于适应多样化的应用场景。

技术研发人员：卓毅智,王泽清,宫艺,丁欣,田兴友
受保护的技术使用者：中欧电子材料国际创新中心(合肥)有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13