为了证明选择合适的图形,打印剪裁得到预期的掩膜,将制得的掩膜贴合目标基底,然后采用上一节介绍的方法即可制得如图8.3所示的液态金属形状。这里选择了日常生活中常常接触到的材料[7],包括光滑的PVC(图8.3a)、粗糙的PVC(图8.3b)、多孔橡胶(图8.3c)、打印纸(图8.3d)、棉布(图8.3e)、树叶(图8.3f)及玻璃(图8.3g)等。这些材料的表面粗糙度、材料属性相差非常大,但液态金属仍然能够黏附在其上面,充分证明了新型打印方法的普适性。图8.3g为使用喷雾方法在玻璃表面上制得的薄膜在扫描电子显微镜(SEM)下的表面形貌,从图片上可以看出,所获得的薄膜表面较为均匀。随后在玻璃上进行一次快速喷雾,获得了零散的液态金属液滴,通过SEM观察,可以看出当前控制参数条件下可获得最小至纳米级的液滴,通过反复观察和统计发现,液滴尺寸控制在700 nm~50 μm之间。图8.3h为SEM下液态金属薄膜的界面,从图上可以看出,液态金属导线紧密黏附在纸张上,厚度大致为20 μm。对于液态金属,由于整个过程都没有涉及沉积材料的固化过程,对基底的选择不再会受到温度的限制。从这个意义上来说,该技术为柔性、可折叠、可方便携带的电子提供了新的选择。
图8.3 液态金属液滴喷雾技术可适用于不同材料[7]
a.光滑的PVC;b.粗糙的PVC;c.多孔橡胶;d.打印纸;e.棉布;f.树叶;g.玻璃;h.纸。
值得注意的是,这种新型液态金属喷雾方法不仅适用于平面柔性印刷,还适用于三维结构[7]。图8.4展示了利用新方法在三维结构上制作的不同形状的液态金属导线,其线宽大概为3 mm。在三维结构液态金属导线的制作过程中同样需要掩膜。这里可采用柔性掩膜,并需要与基底形成良好的贴合性以保持印刷边缘清晰。可获得的最小印刷线宽,主要由掩膜的尺寸及液滴的最小尺寸等因素共同决定。同传统的打印方法相比,该方法不再受限于二维平面且具有广泛的使用范围,可为不同基底材料的三维电路的制作开辟了一条新途径,能够满足各种特殊情况下的实际需求。图8.5所示为不同材料的基底上制作的液态金属膜。(www.xing528.com)
图8.4 液态金属液滴喷雾技术从二维平面到三维曲面的使用[7]
a.在普通塑料薄膜上印刷液态金属电路;b.在玻璃球面上印刷液态金属导线;c.在玻璃柱面上印刷液态金属导线。
图8.5 玻璃(a)、塑料胶片(b)及纸片(c)基底上制作的液态金属膜[7]
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