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电极是电子器件的重要组成部分,采用简捷的方式制备性能优良的柔性电极是目前研究的热点,并且取得了较多成果。但目前的研究仍然存在很多局限性,为了简便地制备性能优异的柔性电极,本文采用喷墨打印方式,在预固化的粘弹性基底上引入了图案化的微结构。通过对微结构表面进行后续的等离子体处理,然后采用沉积活性导电材料或蒸镀金属的方式,得到柔性微结构电极。由于电极表面微结构的增益作用,其可以应用于超级电容器和传感器等领域。(1)喷墨打印制备微结构的研究实验以预固化的聚二甲基硅氧烷(PDMS)为打印基底,采用在PDMS上喷墨打印聚丙烯酸(PAA)牺牲性墨水的方式制备图案化微结构。通过对粘弹性材料PDMS表面的预固化时间、PAA牺牲性墨水浓度和打印层数三个因素进行定量控制,详细探讨了这几个因素对打印制备微结构形貌的影响。实验结果表明,在预固化温度为70℃时,当预固化时间为14 min即凝胶率为47.35%,PAA牺牲性墨水浓度为14%,打印层数为4层时,喷墨打印制备的线结构形貌特征明显,其宽度为8.0±0.5μm,而深度可达4.0±0.5μm。(2)微结构电极的制备及其在柔性应变传感器中的应用研究对通过喷墨打印制备的PDMS微结构表面进行处理,通过离子溅射方式在PDMS表面蒸镀金属,得到具有高导电性能的柔性微结构电极。当不承受压缩力时,没有微结构的柔性电极与有微结构的柔性电极都可以点亮小灯泡。但是在一定的压缩距离比例下,只有微结构柔性电极可以点亮小灯泡。对微结构柔性电极进行柔性性能测试,结果表明,与没有微结构的柔性电极相比,微结构柔性电极具有更好的柔性性能。对于具有点结构的柔性电极,其最大压缩距离比例可达到40%而不丧失其导电性。而对于具有线结构的柔性电极,由于线性结构的各向异性,在施加的压缩力分别平行和垂直于线结构的情况下,其柔性性能表现出较大的差异。当施加的压缩力方向垂直于线结构时,其仅能承受7%的压缩距离比例,低于没有微结构的柔性电极可以承受的压缩距离比例。而当施加的压缩力平行于线结构时,其可承受的最大压缩距离比例达到78%,并且可以保持其正常的导电性能。对于具有交叉结构的柔性电极,它具有最大的压缩距离比例,即使在压缩距离比例为90%时,仍然可以保持良好的导电性。此外,多次的弯曲测试也显示出较好的稳定性。在随后用其监测指关节的实验中,对于不同的弯曲角度,其电流会有明显的对应变化。(3)微结构电极的制备及其在超级电容器中的应用研究对通过喷墨打印方式制备的具有微结构的PDMS表面进行处理,方便进一步在其表面上沉积活性材料。分别使用表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)与等离子体处理两种方式对微结构表面进行了处理。实验结果表明,等离子体处理后PDMS表面与溶液具有更小的接触角,改善了氧化石墨烯/硝酸银(GO/Ag NO3)溶液在微结构表面的铺展、沉积。利用水合肼气相还原得到具有还原氧化石墨烯/银(r GO/Ag)的微结构电极。将该电极组成超级电容器,并对r GO/Ag电极进行电化学性能测试,循环伏安测试结果表明,与在完全相同的条件下制备的没有微结构的柔性电极相比较,具有微结构的柔性电极因引入了微结构而增大了其比电容。在扫描速率为0.05 v/s时,其最大面积比电容可以达到62.1 m F/cm2。在不同的扫描速率下,微结构柔性电极依然表现出良好的电化学稳定性,随后的恒流充放电测试也显示出电极具有良好的稳定性。