本发明属于电学器件技术领域，具体涉及一种仿生透明柔性电极及其制备方法。
背景技术：
目前，柔性器件研究的主要难题在于如何在保持器件优良光响应的同时，赋予器件柔性、可弯折的特点。仿生结构广泛地用于材料机械性能的改善。在仿生柔性器件方面可供借鉴的生物结构众多，其中一部分如叶脉、蛛网、血管等，这些结构不仅具有柔性和韧性，同时根据默里定律，还具有网状等级结构，可以优化物质传输过程。例如将叶脉从树叶中剥离，就可以进一步复合金属层作为透明网状电极。目前的柔性器件多用金属或导电氧化物作为电极材料，其设计难点在于同时保持其光学电学性能和可弯折性。mxene类导电物质柔软且具有高电导率，同时借鉴树叶叶脉的网络状透明结构，可以为兼顾透明柔性电极的光电性和柔韧性提供可能的解决方案。
技术实现要素：
针对以上技术问题，本发明的目的在于提供一种柔软性好、电导率高的仿生柔性透明电极及其制备方法。
本发明提供的仿生柔性透明电极，包括：树叶经处理得到的网状结构，以及在网状结构上涂覆的导电物质mxene层。
进一步地，所述网络状结构为由树叶叶脉经碱液腐蚀形成的叶脉网状透明结构。
进一步地，所述导电物质mxene具体可以ti2ctx或ti3c2tx，均匀涂覆于上述叶脉网状透明结构表面，形成电极。
上述仿生柔性透明电极的制备方法，具体步骤为：
（1）叶脉网络的制备：
预先准备包含naoh和na2co3溶液的碱液，其浓度分别为0.1-1g/ml和0.01-0.1g/ml，将树叶放在煮沸的上述碱液中，并用刷子刷去叶片表皮及叶肉等物质；得到树叶叶脉网透明结构；
（2）将mxene类导电物质ti2ctx或ti3c2tx：1-5glif溶于20-50ml浓度为5-10m的hcl溶液中，搅拌20-40分钟，加入1-2gti3alc2，在35-40℃下反应20-25小时；然后离心8-15分钟；倒上清液，加入一定量去离子水，超声10-20分钟；重复以上清洗操作，至上清液ph>6，洗完后加无水乙醇超声50-70分钟，再次离心得下层沉淀物；将沉淀物加去离子水，手摇并超声离心，收集上清液；
（3）柔性透明电极的制备：将制备得到的mxene类导电物质ti3c2tx沉淀物或上清液均匀涂覆于叶脉网状结构上，60-100℃烘干。
本发明制备电极具有如下优势：
1、该网络结构电阻小，方块电阻约为3-5ω/□；
2、该网络对紫外-可见光有很高的透过性，在紫外-可见光波段透过率达到85-90%；
3、该导电网络有很好的弯曲柔韧性，最终实现了一种高透过、高导电性、高柔韧性的网状电极结构。
附图说明
图1为本发明的仿生柔性透明电极的光学照片。其中，1为叶脉网络，2为mxene类导电物质ti3c2tx涂层。
图2为本发明所用mxene类导电物质ti3c2tx的扫描电镜（sem）图。
图3为本发明的仿生柔性透明电极的光学和柔性测试结果。其中，（a）为不同波长下的透过率，在250-800nm光波段范围内，透过率为85-90%。（b）为不同弯曲次数下的方阻变化曲线，在1000次弯曲至180°后，该器件的方块电阻仍然保持基本不变。
图4为本发明的仿生柔性透明的电学测试结果。其中随着涂覆ti3c2tx次数的增加，电极的方块电阻逐渐减小，在涂覆8次后可以达到3-5ω/□。
具体实施方式
实施例1，一种如图1所示的仿生柔性透明电极，该电极包括：叶脉网络和mxene导电层。
具体的制备步骤如下：
（1）叶脉网络的制备：预先准备包含naoh和na2co3溶液的碱液，其浓度分别为0.1-1g/ml和0.01-0.1g/ml，将树叶放在煮沸的上述碱液中，并用刷子刷去叶片表皮及叶肉等物质；
（2）mxene类导电物质ti3c2tx：mxene类导电物质ti3c2tx：1-5glif溶于20-50ml浓度为5-10m的hcl溶液中搅拌20-40分钟，加入1-2gti3alc2，在35-40℃下反应24小时。之后离心约10分钟，倒上清液，加入一定量去离子水并手摇，超声10-20分钟，以上清洗步骤重复至上清液ph>6，洗完后加无水乙醇超声约一小时，再次离心得下层沉淀物。将沉淀物加去离子水，手摇并超声离心，收集上清液；
（3）柔性透明电极的制备：将制备得到的mxene类导电物质ti3c2tx沉淀物或上清液均匀涂覆于叶脉网状结构上，60-100℃烘干。
电学测试结果显示，该柔性透明电极的方块电阻在涂覆mxene类导电物质ti3c2tx沉淀物后约为20-25ω/□，经过多次涂覆后方块电阻值可以减小至3-5ω/□。紫外-可见光谱测试数据表明，该电极网络的透过率可以达到约85-90%。
实施例2，叶脉上涂覆的导电层通过mxene类其他物质如ti2ctx等实现。
（1）叶脉网络的制备：预先准备包含naoh和na2co3溶液的碱液，其浓度分别为0.1-1g/ml和0.01-0.1g/ml，将杨梅、玉兰等叶放在煮沸的上述碱液中，并用刷子刷去叶片表皮及叶肉等物质；
（2）mxene类导电物质ti2ctx：1-5glif溶于20-50ml浓度为5-10m的hcl溶液中搅拌20-40分钟，加入1-2gti2alc，在35-40℃下反应24小时。之后离心约10分钟，倒上清液，加入一定量去离子水并手摇，超声10-20分钟，以上清洗步骤重复至上清液ph>6，洗完后加无水乙醇超声约一小时，再次离心得下层沉淀物。将沉淀物加去离子水，手摇并超声离心，收集上清液；
（3）柔性透明电极的制备：将制备得到的mxene类导电物质ti2ctx沉淀物或上清液均匀涂覆于叶脉网状结构上，60-100℃烘干。
电学测试结果显示，该柔性透明电极的方块电阻在涂覆mxene类导电物质ti3c2tx沉淀物后约为10-15ω/□，经过多次涂覆后方块电阻值可以减小至5-8ω/□。紫外-可见光谱测试数据表明，该电极网络的透过率可以达到80-85%。
1.一种仿生柔性透明电极，其特征在于，包括：树叶经处理得到的网状结构，以及在网状结构上涂覆的导电物质mxene层。
2.根据权利要求1所述的仿生柔性透明电极，其特征在于，所述网络状结构为由树叶叶脉经碱液腐蚀形成的叶脉网状透明结构。
3.根据权利要求1所述的仿生柔性透明电极，其特征在于，所述导电物质mxene为ti2ctx或ti3c2tx，均匀涂覆于上述叶脉网状透明结构表面，形成电极。
4.一种仿生柔性透明电极的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
（1）叶脉网络的制备：
配制包含naoh和na2co3溶液的碱液，其浓度分别为0.1-1g/ml和0.01-0.1g/ml，将树叶放在煮沸的上述碱液中，并用刷子刷去叶片表皮及叶肉等物质；得到树叶叶脉网透明结构；
（2）将mxene类导电物质ti2ctx或ti3c2tx：1-5glif溶于20-50ml浓度为5-10m的hcl溶液中，搅拌20-40分钟，加入1-2gti3alc2，在35-40℃下反应20-25小时；然后离心8-15分钟；倒上清液，加入一定量去离子水，超声10-20分钟；重复以上清洗操作，至上清液ph>6，洗完后加无水乙醇超声50-70分钟，再次离心得下层沉淀物；将沉淀物加去离子水，手摇并超声离心，收集上清液；
（3）柔性透明电极的制备：将制备得到的mxene类导电物质ti3c2tx沉淀物或上清液均匀涂覆于叶脉网状结构上，60-100℃烘干。
技术总结