在液态金属封装过程中,为了保持其独特柔性,需要封装材料也具有相应的柔性,此外,为了与液态金属打印技术低成本特性相符,价格低廉也是考虑的因素之一。
为确保硅橡胶的添加及固化不会对液态金属的电学特性产生较大影响,采用安捷伦数据采集仪34972A以四线制电阻测量法对添加硅橡胶前后液态金属的电阻值进行了监测,实验装置如图5.1a所示。实验结果如图5.1b所示,数据每10 s采集一次。可以发现液态金属的电阻在添加硅橡胶以及其在固化过程中并未出现明显变化,因而可认为所用室温固化硅橡胶对液态金属电学特性没有影响,是一种合适的液态金属电子封装材料[2]。
图5.1 在PVC塑料上监测硅胶封装后液态金属电阻变化[2]
a.实验装置;b.液态金属的电阻值随时间的变化关系。
图5.2为使用室温固化硅橡胶封装完好的柔性叉式电容器,该胶水固化后为一种柔性弹性体,与液态金属的天然柔性相匹配。图中展示了封装后液态金属结构良好的机械柔性。封装好的液态金属导线可以弯曲、折叠以及扭转,显示出良好的柔性特点,适用于液态金属柔性印刷电子封装。(www.xing528.com)
图5.2 使用室温固化硅橡胶封装的叉式电容器[2]
柔性电子器件的特点在于:为方便实用或者储存,在使用过程中允许器件有一定程度的弯曲、折叠等,且在弯曲或折叠条件下,其电学性能可保持一定的稳定性。因此,为确保所书写的液态金属导线在不同弯曲状态下的电学稳定性,对书写在PVC塑料基底上并封装完好的金属导线进行了相关测试实验[10],分别测量了封装完好的液态金属导线(长度为20 mm)在弯曲角分别为0°、90°、180°、-90°、-180°时的电阻值,如图5.3所示。从图中可以看出,弯曲时液态金属导线的电阻值无明显变化甚至基本保持不变,因而一定程度的机械弯曲对封装完好的液态金属导线电学性能影响较小,封装完好的液态金属导线具有良好的机械弯曲稳定性。
图5.3 封装好的液态金属导线在不同弯曲角时的电阻值[10]
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