本發(fā)明涉及柔性電子產(chǎn)品，具體涉及一種檢測(cè)人體電信號(hào)的柔性液態(tài)金屬電子貼片及制備方法。

背景技術(shù)：

1、對(duì)人體電信號(hào)監(jiān)測(cè)可提供個(gè)體生理狀況和關(guān)鍵臨床參數(shù)，如高危害性心臟疾病在其發(fā)病時(shí)伴有嚴(yán)重心律失常、心力衰竭等。對(duì)老年人進(jìn)行長(zhǎng)期人體電信號(hào)監(jiān)測(cè)與心率紊亂實(shí)時(shí)預(yù)警，對(duì)搶救生命具有重大意義。目前，中國(guó)大部分普通醫(yī)院醫(yī)療體系在進(jìn)行人體電信號(hào)如心電圖采集時(shí)，一般由電極、導(dǎo)線、信號(hào)調(diào)理、采樣、記錄存儲(chǔ)模塊組成測(cè)量系統(tǒng)；其測(cè)量設(shè)備龐大，費(fèi)用較高，且監(jiān)測(cè)時(shí)間較短。高粘附性、透氣性和柔韌的電子貼片能在人體皮膚上持久穩(wěn)定保持，能非侵入性、持續(xù)監(jiān)測(cè)人體電信號(hào)，在健康監(jiān)測(cè)和疾病治療中發(fā)揮重要作用。

2、柔性電路通?；诮饘偌{米顆粒，如納米線和石墨烯。隨著柔性電子技術(shù)飛速發(fā)展，液態(tài)金屬獨(dú)特物理性能已逐漸引起各行各業(yè)關(guān)注，并開(kāi)始應(yīng)用于柔性電子。由于液態(tài)金屬具有高導(dǎo)電性，良好流動(dòng)性，低毒性，有望實(shí)現(xiàn)高度折疊穩(wěn)定柔性電路并實(shí)現(xiàn)電路回收。柔性電子中使用液態(tài)金屬只是熔點(diǎn)較低液態(tài)金屬合金，通常在室溫下呈液態(tài)。

3、傳統(tǒng)液態(tài)金屬電子電路制造一般采用模板法印刷液態(tài)金屬電路，實(shí)現(xiàn)液態(tài)金屬連續(xù)可靠印刷，需要準(zhǔn)備模板，印刷圖案通過(guò)激光、化學(xué)蝕刻或電機(jī)蝕刻方法，將其切割或者鏤空形成模板。該方法首先需要設(shè)計(jì)圖案做光掩模板，再在硅片上涂上光刻膠，激光透過(guò)光掩膜版照在光刻膠上就可以形成圖案，周期長(zhǎng)，成本高且制造的模板有使用次數(shù)的限制。

4、目前，關(guān)于通過(guò)3d打印機(jī)制造超微液態(tài)金屬柔性電子器件較少，用于人體電信號(hào)監(jiān)測(cè)的報(bào)道更少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明目的在于提供一種3d打印超精密液態(tài)金屬微電子貼片。

2、本發(fā)明另一目的在于提供上述檢測(cè)人體電信號(hào)的柔性液態(tài)金屬電子貼片的制備方法。?制備方法簡(jiǎn)單，成本低。

3、本發(fā)明目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

4、一種超精密液態(tài)金屬微電子貼片，其特征在于：是以液態(tài)金屬、醫(yī)用導(dǎo)電凝膠、聚乙烯醇pva和粘土混合制備復(fù)合油墨，在高黏性雙面聚乙烯基底上打印復(fù)合油墨，得到液態(tài)金屬基電路，采用pdms或環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)電路進(jìn)行封裝得到，所述制備復(fù)合油墨中液態(tài)金屬是將ga和in金屬按照質(zhì)量配置比7:3~7.5:2.5混合均勻制備獲得鎵銦合金液態(tài)金屬。

5、進(jìn)一步，所述復(fù)合油墨中液態(tài)金屬、醫(yī)用導(dǎo)電凝膠、pva和粘土的質(zhì)量比為1:0.5~1:1:0.2~0.3。

6、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述復(fù)合油墨中液態(tài)金屬、醫(yī)用導(dǎo)電凝膠、pva和粘土的質(zhì)量比為1:0.6:1:0.25。

7、進(jìn)一步，所述打印的脈沖頻率200~300k，打印壓力為4~6kg/cm2，脈沖當(dāng)量為0.0055mm，加速度為800~1000?mm/s2，復(fù)位速度為20~50?mm/s。

8、一種檢測(cè)人體電信號(hào)的柔性液態(tài)金屬電子貼片的制備方法，其特征在于：是以液態(tài)金屬、醫(yī)用導(dǎo)電凝膠、聚乙烯醇pva和粘土混合制備復(fù)合油墨，在高黏性雙面聚乙烯基底上打印復(fù)合油墨，得到液態(tài)金屬基電路，采用pdms或環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)電路進(jìn)行封裝。

9、進(jìn)一步，所述制備復(fù)合油墨中液態(tài)金屬是將ga和in金屬按照質(zhì)量配置比7:3~7.5:2.5混合均勻制備獲得鎵銦合金液態(tài)金屬。

10、進(jìn)一步，所述復(fù)合油墨中液態(tài)金屬、醫(yī)用導(dǎo)電凝膠、pva和粘土的質(zhì)量比為1:0.5~1:1:0.2~0.3。

11、在液態(tài)金屬中加入導(dǎo)電凝膠，可以提升電路的導(dǎo)電性，但是，導(dǎo)電凝膠加入后，發(fā)現(xiàn)在聚乙烯基底上直接打印電路時(shí)，電路在基底表面的附著性能下降，且制備的電路均勻性較差。

12、本發(fā)明中通過(guò)加入聚乙烯醇pva和少量黏土，調(diào)節(jié)了液態(tài)金屬的附著性、乳化性和流動(dòng)性，制備得到的復(fù)合油墨在聚乙烯基底表面的附著性能顯著提升，且打印的電路線條均勻性得到明顯改善。

13、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述復(fù)合油墨中液態(tài)金屬、醫(yī)用導(dǎo)電凝膠、pva和粘土的質(zhì)量比為1:0.6:1:0.25。

14、進(jìn)一步，所述打印的脈沖頻率200~300k，打印壓力約為4~6kg/cm2，脈沖當(dāng)量為0.0055mm，加速度為800~1000?mm/s2，復(fù)位速度為20~50?mm/s。

15、進(jìn)一步，所述封裝是將制備封裝溶液涂覆在打印有液態(tài)金屬電路的高黏性雙面聚乙烯基板上，噴灑少量水霧將pva薄膜軟化，然后在室溫下緩慢干燥，所述封裝溶液是將甘油、封裝主材和去離子水按照質(zhì)量比為1:5:50的混合，并在70℃～80℃溫度條件下攪拌1h制得，所述封裝主材是pdms或環(huán)氧樹(shù)脂。

16、進(jìn)一步的，將所打印的電子貼片貼附于人體，通過(guò)人體發(fā)聲時(shí)喉嚨變化、跑步后心電信號(hào)加速等方式使制備傳感器變化，同時(shí)測(cè)量電阻的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，傳感器電路的電阻在人體吞咽過(guò)程中呈先增大后減小的曲線趨勢(shì)。在吞咽過(guò)程中，傳感器受到壓縮導(dǎo)致阻力減小，隨后壓力釋放后阻力恢復(fù)。

17、在采用貼片測(cè)試心電信號(hào)時(shí)，心電信號(hào)引起人體表面形態(tài)細(xì)微變化，3d打印貼片測(cè)量到人體的心跳電阻變化率在0.65%?~?1.3%之間。

18、最具體地，一種檢測(cè)人體電信號(hào)的柔性液態(tài)金屬電子貼片的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

19、s1.將ga和in按照混合配置比7:3~7.5:2.5混合后，在55℃～65℃溫度條件下持續(xù)攪拌25min～35min，制得純功能鎵銦合金（egain）液態(tài)金屬，將液態(tài)金屬、醫(yī)用導(dǎo)電凝膠、聚乙烯醇pva和粘土按照質(zhì)量比為1:0.5~1:1:0.2~0.3混合，通過(guò)超聲處理，形成的復(fù)合油墨；

20、s2.根據(jù)設(shè)計(jì)電路圖，通過(guò)3d打印在高黏性雙面聚乙烯基底上打印復(fù)合油墨，制作出所需液態(tài)金屬電路，3d打印的脈沖頻率200k，打印壓力為4~6kg/cm2，脈沖當(dāng)量為0.0055mm，加速度為1000?mm/s2，復(fù)位速度為20~50?mm/s；

21、s3.?將制備封裝溶液涂覆在打印有液態(tài)金屬電路的高黏性雙面聚乙烯基板上，噴灑少量水霧將pva薄膜軟化，然后在室溫下緩慢干燥，所述封裝溶液是將甘油、封裝主材和去離子水按照質(zhì)量比為1:5:50的混合，并在70℃～80℃溫度條件下攪拌1h制得，所述封裝主材是pdms或環(huán)氧樹(shù)脂。

22、本發(fā)明具有如下技術(shù)效果：

23、本發(fā)明制備的復(fù)合油墨具有優(yōu)異的流動(dòng)性，液態(tài)金屬在油墨中分散均勻性?xún)?yōu)異，使用該復(fù)合油墨無(wú)需做光掩模板，無(wú)需通過(guò)光掩膜版虛雕刻電路圖案，周期短，成本低。在納米雙面聚乙烯基板基體上直接3d打印液態(tài)金屬電子電路，所獲得電路的最小高度可為26μm，制備的液態(tài)金屬微電子貼片導(dǎo)電性能優(yōu)異、空間占有率低、響應(yīng)靈敏度高，電信號(hào)穩(wěn)定性?xún)?yōu)異。

技術(shù)特征：

1.一種檢測(cè)人體電信號(hào)的柔性液態(tài)金屬電子貼片的制備方法，其特征在于：是以液態(tài)金屬、醫(yī)用導(dǎo)電凝膠、聚乙烯醇pva和粘土混合制備復(fù)合油墨，在高黏性雙面聚乙烯基底上打印復(fù)合油墨，得到液態(tài)金屬基電路，采用pdms或環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)電路進(jìn)行封裝。

2.如權(quán)利要求1所述的一種檢測(cè)人體電信號(hào)的柔性液態(tài)金屬電子貼片的制備方法，其特征在于：所述復(fù)合油墨中液態(tài)金屬、醫(yī)用導(dǎo)電凝膠、pva和粘土的質(zhì)量比為1:0.5~1:1:0.2~0.3。

3.?如權(quán)利要求1或2所述的一種檢測(cè)人體電信號(hào)的柔性液態(tài)金屬電子貼片的制備方法，其特征在于：所述打印的脈沖頻率200~300k，打印壓力約為4~6kg/cm2，脈沖當(dāng)量為0.0055mm，加速度為800~1000?mm/s2，復(fù)位速度為20~50?mm/s。

4.一種檢測(cè)人體電信號(hào)的柔性液態(tài)金屬電子貼片的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

5.一種超精密液態(tài)金屬微電子貼片，其特征在于：是以液態(tài)金屬、醫(yī)用導(dǎo)電凝膠、聚乙烯醇pva和粘土混合制備復(fù)合油墨，在高黏性雙面聚乙烯基底上打印復(fù)合油墨，得到液態(tài)金屬基電路，采用pdms或環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)電路進(jìn)行封裝得到，所述制備復(fù)合油墨中液態(tài)金屬是將ga和in金屬按照質(zhì)量配置比7:3~7.5:2.5混合均勻制備獲得鎵銦合金液態(tài)金屬。

6.如權(quán)利要求5所述的超精密液態(tài)金屬微電子貼片，其特征在于：所述復(fù)合油墨中液態(tài)金屬、醫(yī)用導(dǎo)電凝膠、pva和粘土的質(zhì)量比為1:0.5~1:1:0.2~0.3。

技術(shù)總結(jié)
一種檢測(cè)人體電信號(hào)的柔性液態(tài)金屬電子貼片的制備方法，是以液態(tài)金屬、醫(yī)用導(dǎo)電凝膠、聚乙烯醇PVA和粘土混合制備復(fù)合油墨，在高黏性雙面聚乙烯基底上打印復(fù)合油墨，得到液態(tài)金屬基電路，采用PDMS或環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)電路進(jìn)行封裝。本發(fā)明制備的復(fù)合油墨具有優(yōu)異的流動(dòng)性，液態(tài)金屬在油墨中分散均勻性?xún)?yōu)異，使用該復(fù)合油墨無(wú)需做光掩模板，無(wú)需通過(guò)光掩膜版虛雕刻電路圖案，周期短，成本低。在納米雙面聚乙烯基板基體上直接3D打印液態(tài)金屬電子電路，所獲得電路的最小高度可為26μm，制備的液態(tài)金屬微電子貼片導(dǎo)電性能優(yōu)異、空間占有率低、響應(yīng)靈敏度高，電信號(hào)穩(wěn)定性?xún)?yōu)異。

技術(shù)研發(fā)人員：梁書(shū)婷,黃孟軍,蔣達(dá)波,蔣山泉,劉洪偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：重慶文理學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9