一种新型柔性电极制作,该文是关于制作论文写作技巧范文与电极和柔性和探索方面自考开题报告范文.
制作论文参考文献：
徐安伯
摘 要：随着电子技术的不断发展及柔性电子器件制备工艺的不断完善,人们对便携式、柔性可穿戴电子设备需求逐渐增加,未来人们有望制造出适应性更强、更轻便、更经济的柔性电子产品,然而制备性能良好的柔性电极是设计柔性电子设备的基础.因此,本文提出了设计和制作可弯折拉伸的柔性电极的方法并对其电学性能进行了定量测试.利用柔性基材环氧树脂软胶对金属粉末有相容性的特点,在其中添加银铜粉电功能填料,使柔性基材具有良好的导电性,制备出可弯折可拉伸的柔性电极.通过改变柔性电极的拉伸长度和拉伸次数,测量柔性电极的电阻,证明其具有导电特性和可靠性.
关键词：柔性电极；环氧树脂；可弯折拉伸；导电性；可靠性
引言
随着新型柔性电子皮肤、可穿戴电子产品的高速发展,人们对适应性更强、更轻便、更经济的可弯折拉伸柔性电子产品的需求日益增大[1] ,柔性电子技术以其巨大的性能优势与快速的发展速度在世界范围内掀起一场技术革命.柔性电子产品具有成本低、应用范围广等特点,尤其是在生物工程学领域有极大地应用和发展前景[2] .
柔性电子产品应用在柔性电子显示屏,利用其轻薄、可卷曲、可折叠、便携、不易碎等特点[3] ,能够革命性地改变电子产品的现有形态,让大量的潜在应用成为可能,对未来的人机交互产生深远影响.柔性电子产品应用在柔性可穿戴设备,柔性电子能够与可穿戴设备的体积小、便携性高、使用灵活的设计理念完美结合[4] ,当使用在可穿戴设备上,用户互动时的亲和感以及柔性特质带来的耐用程度会有明显改善从而提高监测生理参数的实时性和准确度[5] .作为柔性电子产品设计的基础,柔性电极的制备成为关键的核心工艺.因此,探究和制备一种在受到弯折和拉伸时能保持稳定电化学性能的电极具有非常重要的意义.
一、柔性电极制备原理及过程
本文研究制作柔性电极的原理是通过导电功能填料与功能性助剂充分混合后,均匀填充在柔性基材中,以柔性基材为衬底,导电功能填料作为电极,利用柔性基材的可拉伸性使整个电极具有拉伸性.利用环氧树脂软胶具有可拉伸性的优点,所以使用环氧树脂软胶作为柔性基材,在其中添加银铜粉的作为功能填料.
环氧树脂软胶内含有多种极性基团和活性很大的环氧基,与金属填料具有良好的相容性,易于进行共聚、交联、填充等改性,提高胶层的性能.易于与金属粉末混合,同时环氧树脂软胶具有良好的流动性, 固化后不会残留大量气泡,能够形成较为平整的柔性基材.银铜粉属于复合金属粉末,它可以改变单一金属粉的表面或者内部结构.银的电阻率在金属材料中是最低的,也具有抗氧化能力,但是比较昂贵.铜粉在生产生活中广泛应用,低廉,但是抗氧化能力较差,长期暴露在空气下表面容易产生氧化膜,对其性能会有很大影响.银铜粉是在铜粉表面镀银,兼得两者优点,互补缺点.
柔性电极的制备流程是如图 1 所示,先将环氧树脂软胶与银铜粉混合,并加入乙醇（C2H5OH）作为功能性助剂,有助于银铜粉在环氧树脂软胶中悬浮.再将混合溶液放置于烧杯中向混合溶液中加入环氧树脂固化剂,通过磁力搅拌器搅拌加热,使乙醇彻底挥发,同时使导电功能材料混合更加充分.最后将环氧树脂利用涂膜器制备成厚度为 1MM 的环氧树脂薄膜,环氧树脂软胶固化,制备具有可弯折拉伸性的柔性电极制备完成.
二、柔性电极测试及结果分析
柔性电极是具有可弯折拉伸的一类电极,其导电性能和拉伸性能是决定柔性电极性能好坏的重要指标,其经过多次拉伸后导电性能保持基本稳定是柔性电极可靠性的基本标准.因此针对柔性电极的导电性、拉伸性和可靠性,采用利用自行搭建的电阻测试平台对制备出的柔性电极进行测试.
我们使用高精度万用表对柔性电极的电阻进行测量,进行拉伸,其测量示意图如图 2,测定柔性电极未变形时的原始电阻、原始长度 、拉伸长度 及拉伸后的电阻,进而计算电阻变化率,绘制电阻变化率的曲线图,分析拉伸形变比对电阻变化率的影响.
将柔性电极薄膜剪成 20mm*10mm 矩形测试样品,按照图 2 所示的方法测量样品电阻在未变形（拉伸量 为 0）时的电阻值 R,随后按照表 1 所示改变柔性电极的长度 ,测量不同拉伸量 时的电阻 (X等于0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10).
分别根据公式（1）和公式（2）计算电阻的变化值和电阻变化率 ；根据公式（3）和公式（4）计算电极拉伸长度的变化值 和电极的拉伸形变率 .
由图 3 和图 4 可以看出在拉伸形变率小于 0.5 时,随着柔性电极拉伸形变率的增加,柔性电极的电阻和电阻变化率很小,电学性能稳定；当超出有效形变率后（ ＞ 0.5）,柔性电极的电阻和电阻率随拉伸形变率呈几何倍数增加,最终失去电学特性.
为了更直接观察基于环氧树脂柔性电阻与电极拉伸长度的关系,将尺寸为 10mm*15mm 柔性电极样品作为导线接入如图 6 所示的电路中,当开关闭合后,通过改变电极的拉伸长度,当电极的拉伸率分别为 0, 10%,20%,30%,40%,50% 时,小灯泡的放光情况如图 7 所示.观察可知,在拉伸率不断增加时,小灯泡发光强度不断变暗,其原因是增大柔性电极的拉伸率会增大柔性电极的电阻,在电源电压一定时,柔性电极的两端的分压增大,从而导致小灯泡两端电压降低,因此灯泡发光强度不断减弱.
为了测试柔性电极的可靠性,将柔性电极薄膜剪成20mm*10mm 矩形测试样品,测量样品在未变形时的电阻.固定拉伸测试平台,设置拉力为 40N、频率为 5Hz、拉伸形变量为 50%.启动测试平台,分别测量柔性电极被测试平台拉 伸 0、50、100、150、200、250、300、350、400、450、500 次后的电阻 ,绘制柔性电极电阻随拉伸次数变化曲线图如图 7 所示.
由图 7 可知,当拉力、频率和拉伸形变量一定时,柔性电极在不同重复拉伸次数下的电阻基本保持不变.但由于拉伸次数的不断上升,会导致柔性电极内部的导电功能材料颗粒的连接结构发生断裂,因此电阻会随着拉伸次数的上升略微增加.
实验测试结果表明,在拉伸形变允许范围内,柔性电极被多次重复拉伸后电学性能基本稳定,可靠性良好.因此,通过在硅胶中掺杂银铜粉与碳纳米管制备成的柔性电极不仅具有良好的导电性,同时在多次重复性拉伸性能仍然保持稳定,说明其具有可靠性.
三、总结
柔性电极是将电极制作在柔性或可延性塑料或柔性基材上的电子技术.在对柔性电极制作的探究中,通过将银铜粉填充在环氧树脂软胶内,制备了既具有导电性能又有韧性、能弯折的柔性电极,该电极具有不易破碎、电化学性质稳定等特点,能够应用于柔性电子器件及可穿戴设备中,为制作更多样化的电子设备提供了技术基础.利用这种可拉伸柔性电极延展性好、不易破碎、易与人体表面结合等特点,可植入在可穿戴设备中,作为电极的同时,提供良好的舒适度.通过不断改善导电功能层和导电功能填料的性能来实现,能够将柔性电极制作的更柔软、更具有皮肤亲和力,更有助于推进植入式电子器械和可穿戴设备的发展和探索.
汇总,该文是一篇关于经典制作专业范文可作为电极和柔性和探索方面的大学硕士与本科毕业论文制作论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献.
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