激光直写法制备纸基柔性电路

管亦淳

摘 要：纸基柔性电路具有高效、柔性、价格低廉、绿色环保、可生物降解等诸多优良特点。发展纸基柔性电路契合可持续发展理念，也迎合未来科技发展方向。[1]激光直写技术在制备柔性电路方面有较好的灵活性和较高的精度，可以应对较为复杂的电路。[2]本文介绍了激光直写法制备纸基柔性电路的优点、激光直写法制备纸基柔性电路工艺。针对用激光直写法制备的纸基柔性电路的性能，本文探究了电路中导电线路在涂覆碳纳米管导电浆料不同次数、不同宽度下的电阻变化规律和涂覆3次碳纳米管导电浆料时，导电线路在不同长度下的电阻变化规律。本文还展示了LED灯柔性电路串并联组的电路图和实物光学照片，以更直观体现纸基柔性电路特性。

关键词：纸基;柔性电路;碳纳米管

中图分类号：TN249 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）08-0071-02

0 引言

随着时代的发展，电子产品越发趋于便携式、小型化、柔性可穿戴方向发展。但传统柔性电路会产生大量不可降解的塑料废弃物使环境受到污染。相比之下，发展纸基柔性电路便更加绿色环保。传统柔性纸基电路采用金属作为导电材料，但金属的杨氏模量较高，相对纸张而言不易发生形变，故与纸张不匹配，易造成柔性纸基导电材料在使用过程中出现脱落、断裂、分离等问题[1]，影响柔性纸基电路的正常使用。针对此问题，我们将金属导电涂料改为碳纳米管导电浆料，以提升纸基柔性电路在使用过程中的稳定性。并且我们改用印刷法制备导电纸，用激光直写法制备纸基柔性电路，使电路制备更加方便。在此基础上，我们探究了用激光直写法制备的纸基柔性电路的优点和性能，以方便进行改进和今后在其他方面的应用。

1 实验步骤

1.1 实验器具

万用表（MT-1280）、镊子、亚克力板、激光切割机、电热鼓风干燥箱、LED灯。

1.2 实验试剂

碳纳米管导电浆料、银浆（Ag）、A4纸。

1.3 制备步骤

1.3.1 激光直写法制备纸基柔性电路

将纸基底平铺在亚克力板上，用玻璃棒在纸基底表面均匀涂覆适量的碳纳米管导电浆料，再使用电热鼓风干燥箱干燥涂布后的纸张2小时，温度设为60℃。激光直写工艺采用激光切割机进行，将纸基底平铺在亚克力板上，置于激光切割机内，纸基距离激光探头5mm，激光功率设置为30%，激光速率设置为70%。

1.3.2 LED燈柔性电路制备

将制备好的纸基柔性电路平铺在亚克力板上，用银浆将LED灯粘在纸基柔性电路上。

1.4 纸基柔性电路电阻测试方法

（1）在电路上取宽度不同，长度相同的导电线路，用万用表测出相应电阻，并记录到实验表格中，算出每种宽度导电线路电阻平均值，绘制数据图像。改变碳纳米管浆料厚度再做两次实验。

（2）在电路上取宽度相同，长度不同的导电线路，用万用表测出相应电阻，并记录到实验表格中，算出每种长度导电线路电阻平均值，绘制数据图像。

2 结果与讨论

3 结语

从实验可以看出，以碳纳米管导电浆料作导电涂料的激光直写法制备的纸基柔性电路有诸多优良特性，比如可制定任意图案、涂料与纸张匹配、电路轻薄等。经过测量和计算，我们发现在导电线路的宽度作自变量时，碳纳米管导电浆料越厚，导电线路宽度越大，导电线路电阻越大，但当其宽度大于4mm时，其电阻基本不发生变化。在导电线路长度作自变量时，导电线路越长，电阻越大。但从总体来看电阻偏大，还需改进。综上所述，这种纸基柔性电路具有极大代替现有柔性电路和大规模生产的潜力，前景良好。

参考文献

[1] 张凯丽.纸基柔性导电材料及器件[D].华南理工大学，2018.

[2] 周伟平.激光直写制备柔性微纳结构与器件研究[D].北京工业大学，2017.