厦大郑高峰教授基于PEO电纺膜基底的近场直写聚焦及微图案脱离

　　易丝帮讯 近日，厦门大学郑高峰教授团队提出了一种利用PEO电纺膜与铝箔结合的电纺基底，针对不溶于水的电纺材料实现电纺直写射流的聚焦以及微图案的无损脱离。该方法需要先在接地金属基底上用静电纺丝技术先纺一层水溶性PEO纤维膜，制成一个复合电纺基底，之后往基底上用电纺直写技术印制微图案，最后将复合基底连带着微图案一起浸泡在选择溶液中，此时PEO会溶解，而微图案则不会溶解，此时由于连接目标纤维膜及基底的材料溶解，微图案因此脱离基底。采用上述方法，即可实现电纺直写的自准焦及电纺直写微图案与金属基底的无损分离。
　　静电纺丝是一种利用电场对粘性溶液的作用，使得溶液克服表面张力产生射流，以此产生微米/纳米级纤维的技术。而电纺直写技术则是一种新型的基于静电纺丝的连续射流喷印技术，抑制了传统静电纺丝射流的螺旋、弯曲及不稳定运动，克服了传统静电纺丝纳米纤维无序沉积的缺点，利用稳定直线射流进行有序纳米结构的直写制备。与昂贵且复杂的光刻工艺相比，电纺直写技术是一种简单有效的纳米纤维直写沉积方式，他可将纳米材料与传统光刻等制造方法做做的器件有效整合，因此在柔性电子、MEMS、微传感器、生物过滤器、微电子等领域都有着广泛应用，其中柔性电子技术由于低成本、柔性化、批量化的特点慢慢成为了电子产业和微纳制造技术发展的主流，也是提高新一代电子市场竞争力的核心。
　　电纺直写技术在柔性电子制造领域中有突出优势，但是由于聚合物材料导电性差，以其为基底进行聚合物溶液电纺直写的应用存在严重困难。相关研究表明，电纺直写基底的导电性对射流沉积影响很大，非导电材料基底上由于沉积纤维上的电荷无法通过基底导走，导致基底上累积大量电荷，电荷排斥电纺射流，导致射流鞭动加剧，大大地削弱了直写精度。同时，由于大部分柔性电路不能直接写在导体上，且直写的纳米纤维极难与基底分离而实现柔性电路的嫁接，因此极大限制了电纺直写技术金属基底的应用。为此，需要提供一种简便易行、不需要投入额外设备的方法，克服电纺直写过程中射流的鞭动问题及电纺直写微图案难以从基底上揭取的问题，实现电纺直写的自准焦以及电纺直写微图案与基底的无损快速分离。
　　图1为远场PEO电纺纤维的纺制示意图。1 .导电基底，2 .远场PEO电纺纤维，
　　图2 为远场电纺制得的PEO纤维膜的示意图。
　　图3 为近场电纺PVDF纤维纺制示意图。1 .导电基底，3 .远场电纺制得的PEO纤维膜，5 .近场电纺制得的PVDF微图案。
　　图4 为近场电纺制得的PVDF微图案示意图。1 .导电基底，3 .远场电纺制得的PEO纤维膜，5 .近场电纺制得的PVDF微图案，6 .去离子水。
　　图5 为PEO纤维膜溶于水后获得近场电纺制得的PVDF微图案的示意图。1 .导电基底，5 .近场电纺制得的PVDF微图案，6 .去离子水。
　　上述技术方案具有以下有益效果：
　　1、该发明首先在接地金属基底上用静电纺丝技术先纺一层水溶性PEO纤维膜，制成一个复合电纺基底，之后往基底上用电纺直写技术印制微图案，最后将复合基底连带着微图案一起浸泡在选择溶液中，此时PEO会溶解，而微图案则不会溶解，此时由于连接目标纤维膜及基底的材料溶解，微图案因此脱离基底。
　　2、该发明由于纺制的PEO纤维膜中存在空隙，影响了电荷分布，改变了空间电场，形成尖端效应对电纺直写过程产生了辅助电场聚焦、稳定射流的作用，因此实现了电纺直写的自准焦。
　　3、该发明提供了一种简便易行、不需要投入额外设备的方法实现自准焦以及电纺直写微图案与基底的无损快速分离，扩展电纺直写技术在柔性电子领域的应用。
　　4、该发明在基底上首先纺制一层PEO纤维膜，PEO纤维膜上电纺直写微图案，由于静电纺丝的工艺特性，1cm2下仅有μg/mg级别的PEO纤维膜，单位面积上沉积的PEO材料的量实际上很少，因此在去离子水中能够快速溶解干净。
　　5、该发明的电纺纤维的无序沉积堆叠使得PEO纤维膜存在一定的空间厚度，使得它能很好地将电纺直写微图案与基底隔开，以此防止电纺直写图案粘黏基底的情况发生，因此能够实现电纺直写微图案与金属基底的无损分离。
　　附：专利信息
　　专利名 基于PEO电纺膜基底的近场直写聚焦及微图案脱离方法
　　申请公布号 CN 109929128 A
　　申请公布日 2019.06.25
　　申请号 201910078347 .0
　　申请日 2019 .01 .28
　　申请人 厦门大学
　　发明人 郑高峰　钟炜政　姜佳昕　刘益芳　柳娟　郑建毅
　　链接地址：http://www.espun.cn/news/detail-848.html
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