激光直寫法制備紙基柔性電路

管亦淳

摘 要：紙基柔性電路具有高效、柔性、價格低廉、綠色環保、可生物降解等諸多優良特點。發展紙基柔性電路契合可持續發展理念，也迎合未來科技發展方向。[1]激光直寫技術在制備柔性電路方面有較好的靈活性和較高的精度，可以應對較為復雜的電路。[2]本文介紹了激光直寫法制備紙基柔性電路的優點、激光直寫法制備紙基柔性電路工藝。針對用激光直寫法制備的紙基柔性電路的性能，本文探究了電路中導電線路在涂覆碳納米管導電漿料不同次數、不同寬度下的電阻變化規律和涂覆3次碳納米管導電漿料時，導電線路在不同長度下的電阻變化規律。本文還展示了LED燈柔性電路串并聯組的電路圖和實物光學照片，以更直觀體現紙基柔性電路特性。

關鍵詞：紙基;柔性電路;碳納米管

中圖分類號：TN249 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）08-0071-02

0 引言

隨著時代的發展，電子產品越發趨于便攜式、小型化、柔性可穿戴方向發展。但傳統柔性電路會產生大量不可降解的塑料廢棄物使環境受到污染。相比之下，發展紙基柔性電路便更加綠色環保。傳統柔性紙基電路采用金屬作為導電材料，但金屬的楊氏模量較高，相對紙張而言不易發生形變，故與紙張不匹配，易造成柔性紙基導電材料在使用過程中出現脫落、斷裂、分離等問題[1]，影響柔性紙基電路的正常使用。針對此問題，我們將金屬導電涂料改為碳納米管導電漿料，以提升紙基柔性電路在使用過程中的穩定性。并且我們改用印刷法制備導電紙，用激光直寫法制備紙基柔性電路，使電路制備更加方便。在此基礎上，我們探究了用激光直寫法制備的紙基柔性電路的優點和性能，以方便進行改進和今后在其他方面的應用。

1 實驗步驟

1.1 實驗器具

萬用表（MT-1280）、鑷子、亞克力板、激光切割機、電熱鼓風干燥箱、LED燈。

1.2 實驗試劑

碳納米管導電漿料、銀漿（Ag）、A4紙。

1.3 制備步驟

1.3.1 激光直寫法制備紙基柔性電路

將紙基底平鋪在亞克力板上，用玻璃棒在紙基底表面均勻涂覆適量的碳納米管導電漿料，再使用電熱鼓風干燥箱干燥涂布后的紙張2小時，溫度設為60℃。激光直寫工藝采用激光切割機進行，將紙基底平鋪在亞克力板上，置于激光切割機內，紙基距離激光探頭5mm，激光功率設置為30%，激光速率設置為70%。

1.3.2 LED燈柔性電路制備

將制備好的紙基柔性電路平鋪在亞克力板上，用銀漿將LED燈粘在紙基柔性電路上。

1.4 紙基柔性電路電阻測試方法

（1）在電路上取寬度不同，長度相同的導電線路，用萬用表測出相應電阻，并記錄到實驗表格中，算出每種寬度導電線路電阻平均值，繪制數據圖像。改變碳納米管漿料厚度再做兩次實驗。

（2）在電路上取寬度相同，長度不同的導電線路，用萬用表測出相應電阻，并記錄到實驗表格中，算出每種長度導電線路電阻平均值，繪制數據圖像。

2 結果與討論

3 結語

從實驗可以看出，以碳納米管導電漿料作導電涂料的激光直寫法制備的紙基柔性電路有諸多優良特性，比如可制定任意圖案、涂料與紙張匹配、電路輕薄等。經過測量和計算，我們發現在導電線路的寬度作自變量時，碳納米管導電漿料越厚，導電線路寬度越大，導電線路電阻越大，但當其寬度大于4mm時，其電阻基本不發生變化。在導電線路長度作自變量時，導電線路越長，電阻越大。但從總體來看電阻偏大，還需改進。綜上所述，這種紙基柔性電路具有極大代替現有柔性電路和大規模生產的潛力，前景良好。

參考文獻

[1] 張凱麗.紙基柔性導電材料及器件[D].華南理工大學，2018.

[2] 周偉平.激光直寫制備柔性微納結構與器件研究[D].北京工業大學，2017.