一种基于银纳米线的复合电极及其制备方法
阅读说明：本技术 一种基于银纳米线的复合电极及其制备方法 (Silver nanowire-based composite electrode and preparation method thereof ) 是由 刘本艳 于 2021-09-16 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种基于银纳米线的复合电极及其制备方法,包括聚二甲基硅氧烷PDMS基底、银纳米线Ag NW导电层和导线丝网,以及导电的碳纳米管CNT-aPDMS粘贴层,银纳米线Ag NW导电层附着在二甲基硅氧烷PDMS基底上,银纳米线Ag NW导电层上绕制有导线丝网,导线丝网上涂覆有碳纳米管CNT-aPDMS粘贴层。本发明制备的基于Ag NW的复合电极,其表面的CNT-aPDMS层具有aPDMS的粘性,而且由于填充了CNT,也具有导电性,使得复合电极可以直接粘贴在皮肤上；由于aPDMS具有生物相容性,不会伤害皮肤,可长期使用。Ag NW导电层的导电性好,相当于导体,Ag NW层的存在大大提高了复合电极的导电性能,利于生理电信号的采集；嵌入的导线丝细,可以隐藏于电极内部,不增加电极面积,有利于外接电路设备。(The invention provides a silver nanowire-based composite electrode and a preparation method thereof. According to the Ag NW-based composite electrode prepared by the invention, the CNT-aPDMS layer on the surface has the viscosity of aPDMS, and the CNT is filled with CNT and also has conductivity, so that the composite electrode can be directly pasted on skin; because aPDMS has biocompatibility, it will not harm skin, and can be used for a long time. The Ag NW conducting layer has good conductivity, is equivalent to a conductor, and the existence of the Ag NW layer greatly improves the conductivity of the composite electrode, thereby being beneficial to the collection of physiological electric signals; the embedded wire is thin and can be hidden in the electrode, the area of the electrode is not increased, and the embedded wire is beneficial to external circuit equipment.)
技术领域
本发明涉及复合电极技术领域，尤其是涉及一种基于银纳米线的复合电极及其制备方法。
背景技术
心血管疾病是威胁人类生命的主要疾病之一，而心电信号是心脏活动时心肌激动产生的生物电信号，因此，心电图检查对于检测和诊断心脏疾病具有重要意义。目前医学上常用湿电极采集心电信号。湿电极经常与导电胶配合使用以减小电极与皮肤之间的接触阻抗。由于导电胶容易蒸发变干使得心电信号衰减，所以不利于心电信号的长期监测。因此干电极成为心电信号长期监测的较好的选择。其中，柔性干电极由于其柔软，不刺激皮肤，可长期使用，在穿戴式医疗器械中得到越来越多的青睐。
申请号为201510168806.6的中国专利提供了一种心电电极及其制备方法，所述方法是在金属片上沉积石墨烯纳米墙，再将石墨烯纳米墙转移到柔性衬底上，最后去除金属片，得到石墨烯纳米墙柔性心电电极。这种方法制备的电极阻抗低，导电性能好，但石墨烯不能直接粘贴皮肤，需要借助其他工具，运动时电极与皮肤也容易产生相对位移，影响心电信号的稳定采集。而且制备中的沉积工艺需要借助昂贵设备。因此，亟需一种制备方法简单可行、可自主粘贴皮肤的心电电极。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于银纳米线的复合电极及其制备方法。
根据本发明的一个目的，本发明提供一种基于银纳米线的复合电极，包括聚二甲基硅氧烷PDMS基底、银纳米线Ag NW导电层和导线丝网，以及导电的碳纳米管CNT-aPDMS粘贴层，所述银纳米线Ag NW导电层附着在所述二甲基硅氧烷PDMS基底上，所述银纳米线AgNW导电层上绕制有所述导线丝网，所述导线丝网上涂覆有碳纳米管CNT-aPDMS粘贴层。
根据本发明的另一个目的，本发明提供一种基于银纳米线的复合电极的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)，制备银纳米线导电层：
在玻璃基底上固化一薄层聚二甲基硅氧烷PDMS；用滴管吸取银纳米线 Ag NW分散液，滴满微孔滤膜，干燥后，将滤膜翻转，银纳米线的一面朝下，贴在PDMS上；在滤膜上盖上玻片，施加压力，Ag NW转移到PDMS上，放入烘箱固化；固化后将滤膜剥离，制得附着有Ag NW导电层的PDMS层；
步骤(2)，制备CNT-aPDMS混合物：
碳纳米管粉末与乙醇混合，超声制得CNT分散液；在CNT分散液中加入aPDMS A组分，磁力搅拌后，放入真空干燥箱蒸发溶剂；加入aPDMS B 组分，搅拌均匀，制得CNT-aPDMS混合物；
步骤(3)，制备基于Ag NW的复合电极：
在Ag NW导电层表面绕制上导线丝，再在上面涂上CNT-aPDMS混合物，用玻片将表面刮平，放入烘箱固化，制得基于银纳米线的复合电极。
进一步地，步骤(1)中，按照聚二甲基硅氧烷PDMS单体：固化剂＝10:1 的比例配制PDMS，搅拌均匀，抽真空去气泡后，滴在玻璃基底上，静置10 min，放在热板上，加热50℃，15min。
进一步地，步骤(1)中所述的微孔滤膜为混合纤维滤膜，孔径大小为 0.22-1.2微米。
进一步地，步骤(2)中所述的aPDMS是柔性皮肤粘合剂，为双组份的弹性有机硅橡胶粘合剂。
进一步地，步骤(2)中所述的CNT与aPDMS的比例为2％-4％。
进一步地，步骤(3)中所述的导线丝为直径0.05mm的镀锡铜丝。
一种电极，采用上述基于银纳米线的复合电极的制备方法制得。
有益效果
本发明制备的基于Ag NW的复合电极，其表面的CNT-aPDMS层具有aPDMS 的粘性，而且由于填充了CNT，也具有导电性，使得复合电极可以直接粘贴在皮肤上；由于aPDMS具有生物相容性，不会伤害皮肤，可长期使用。Ag NW 导电层的导电性好，相当于导体，Ag NW层的存在大大提高了复合电极的导电性能，利于生理电信号的采集；嵌入的导线丝细，可以隐藏于电极内部，不增加电极面积，有利于外接电路设备。
附图说明
为了更清楚地说明本发明
具体实施方式
或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例分散液滴到微孔滤膜上的示意图；
图2为本发明实施例玻璃基底和PDMS的示意图；
图3为本发明实施例在滤膜上盖上玻片的示意图；
图4为本发明实施例微孔滤膜和PDMS的示意图；
图5为本发明实施例的银纳米线的复合电极的结构图；
图6为本发明实施例的银纳米线的复合电极的另一结构图；
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、" 长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、 "水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一 "、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
一种基于银纳米线的复合电极，包括聚二甲基硅氧烷PDMS基底、银纳米线Ag NW导电层和导线丝网，以及导电的碳纳米管CNT-aPDMS粘贴层，银纳米线Ag NW导电层附着在所述二甲基硅氧烷PDMS基底上，银纳米线Ag NW导电层上绕制有所述导线丝网，导线丝网上涂覆有碳纳米管CNT-aPDMS 粘贴层。
实施例2
一种基于银纳米线的复合电极及其制备方法，包括如下步骤：
(1)在玻璃基底上滴上聚二甲基硅氧烷PDMS，放在热板上，加热固化；
(2)用滴管吸取Ag NW分散液，滴在微孔滤膜上，反复操作几次，使 Ag NW铺满滤膜；
(3)滤膜干燥后，将滤膜翻转，Ag NW层朝下，贴在步骤(1)所述的 PDMS上；
(4)在滤膜上盖上玻片，用压力按压玻片，使Ag NW转移到PDMS上；
(5)烘箱干燥后，剥离滤膜，制得附着有Ag NW导电层的PDMS基底；
(6)CNT与乙醇混合超声，制得CNT分散液；
(7)CNT分散液内加入aPDMS A组分，磁力搅拌均匀后，放入真空干燥箱蒸发掉多余的乙醇；
(8)将aPDMS B组分加入到CNT-aPDMS A组分的混合物中，搅拌均匀，制得CNT-aPDMS混合物；
(9)在步骤(5)所述的Ag NW导电层上绕制导线丝，并在上面涂上 CNT-aPDMS混合物，用玻片将表面刮平整，导线丝嵌入其中，不外露；
(10)放入烘箱，固化后制得基于Ag NW的复合电极。
实施例3
上述银纳米线Ag NW导电层的制备流程如图1-4所示，包括以下步骤：
(1)按照聚二甲基硅氧烷PDMS单体：固化剂＝10:1的比例配制PDMS，搅拌均匀，抽真空去气泡后，滴在玻璃基底上，静置10min，放在热板上，加热50℃，15min；
(2)用滴管吸取Ag NW分散液，滴在直径为25mm的微孔滤膜上，用滤纸将液体吸干，Ag NW就滞留在滤膜上，连续操作，直到Ag NW铺满滤膜(如图1)；
(3)将吸附有Ag NW的滤膜翻转，平放于步骤(1)所述的PDMS上，如图2所示；
(4)在滤膜上盖上玻片，用压力按压玻片，使滤膜上的Ag NW转移到 PDMS上(如图3)；
(5)放入烘箱70℃，1h后，滤膜干燥，将滤膜剥离下来，如图4，可制得附着有Ag NW导电层的PDMS基底。
实施例4
上述CNT-aPDMS混合物的制备，方法如下：
CNT与乙醇混合后，放入超声机内超声10h，制得均匀的CNT分散液；在CNT分散液中加入aPDMS A组分(按照CNT：aPDMS＝3％的比例，aPDMS中 A、B组分质量比为1:1)，放在磁力搅拌机上，加热50℃搅拌2h；将CNT-aPDMS A组分的混合物放入真空干燥箱100℃，蒸发掉多余的乙醇；将aPDMS B组分加入到CNT-aPDMS A组分的混合物中，搅拌均匀，制得CNT-aPDMS混合物。
上述CNT：aPDMS＝3％的比例采用百分比，指的是碳纳米管占aPDMS的比重，也就是10克的aPDMS对应0.3克的CNT。本发明中还可以采用CNT与 aPDMS的比例为2％-4％之间的比例组合，均能达到性能要求。
本发明中提到的aPDMS是柔性皮肤粘合剂，本实施例使用的是道康宁柔性皮肤粘合剂，型号是MG 7-9850(组分A与组分B)，它这个套装有A， B两个组分，均为本领域常用的可以直接购买即可。
实施例5
基于银纳米线的复合电极的结构如图5、图6所示，包括附着有Ag NW 导电层的PDMS基底，嵌入的导线丝网和CNT-aPDMS导电粘贴层。
制备方法包括以下步骤：
附着有Ag NW导电层的PDMS基底，将多余的PDMS剪掉，则PDMS与Ag NW层都是25mm直径大小；将PDMS层固定在玻片上，在其上绕上直径为 0.05mm的导线丝，用于外接电路设备，方便测试；将CNT-aPDMS混合物涂在Ag NW导电层上，覆盖导线丝网，并用玻片将表面刮平整；将整个结构放入烘箱120℃，5h，待CNT-aPDMS层完全固化后，将导线丝拧成一股，制得基于Ag NW的复合电极。
本发明制备的基于Ag NW的复合电极，其表面的CNT-aPDMS层具有aPDMS 的粘性，而且由于填充了CNT，也具有导电性，使得复合电极可以直接粘贴在皮肤上；由于aPDMS具有生物相容性，不会伤害皮肤，可长期使用。Ag NW 导电层的导电性好，相当于导体，Ag NW层的存在大大提高了复合电极的导电性能，利于生理电信号的采集；嵌入的导线丝细，可以隐藏于电极内部，不增加电极面积，有利于外接电路设备。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。