一种复合材料膜及其制备方法、柔性压阻传感器及其应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115895149A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211431440.3(22)申请日2022.11.15(71)申请人武汉理工大学地址430070湖北省武汉市洪山区珞狮路122号(72)发明人周静侯大军杨爽井梦媛陈文饶新楠田晶(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569专利代理师黄明光(51)Int.Cl.C08L27/18(2006.01)C08K7/06(2006.01)C08J9/28(2006.01)G01L1/22(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种复合材料膜及其制备方法、柔性压阻传感器及其应用(57)摘要本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种复合材料膜及其制备方法、柔性压阻传感器及其应用。本发明提供的复合材料膜，包括多孔聚四氟乙烯基膜和分散于所述聚四氟乙烯基膜中的银线；所述聚四氟乙烯基膜中孔结构的直径为500nm～3μm，孔隙率为38～73％；所述银线的直径为50～500nm，长径比为100～1600。以具有特定孔结构的三维多孔的聚四氟乙烯作为支撑基材，以具有特定尺寸的银线作为阻变信号功能填料，聚四氟乙烯基膜能够快速精准将微应力造成的形变传导到银线，使银线滑移产生电阻的变化。复合材料膜具有较高的力学传导效率，扩宽了应力适用范围，缩短了响应时间，提高了检测灵敏度。CN115895149ACN115895149A权利要求书1/1页1.一种复合材料膜，包括多孔聚四氟乙烯基膜和分散于所述聚四氟乙烯基膜中的银线；所述聚四氟乙烯基膜中孔结构的直径为500nm～3μm，孔隙率为38～73％；所述银线的直径为50～500nm，长径比为100～1600。2.根据权利要求1所述复合材料膜，其特征在于，所述银线和聚四氟乙烯基膜的质量比为0.5～1.3:1。3.根据权利要求1或2所述复合材料膜，其特征在于，所述复合材料膜的厚度为100～1000μm。4.权利要求1～3任一项所述复合材料膜的制备方法，包括以下步骤：将银线和聚四氟乙烯分散于有机溶剂中，得到银线的聚四氟乙烯分散液；所述有机溶剂为N,N‑二甲基甲酰胺、丙酮和N‑甲基吡咯烷酮中的一种或多种；将所述银线的聚四氟乙烯分散液和水混合后成膜固化，得到所述复合材料膜。5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，当有机溶剂为N,N‑二甲基甲酰胺和丙酮时，N,N‑二甲基甲酰胺和丙酮的体积比为6～9.9:0.1～4；当有机溶剂为N,N‑二甲基甲酰胺和N‑甲基吡咯烷酮时，N,N‑二甲基甲酰胺和N‑甲基吡咯烷酮的体积比为0.1～9.9:0.1～9.9；当有机溶剂为丙酮和N‑甲基吡咯烷酮时，丙酮和N‑甲基吡咯烷酮的体积比为0.1～5:5～9.9。6.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，当有机溶剂为N,N‑二甲基甲酰胺、丙酮和N‑甲基吡咯烷酮时，N,N‑二甲基甲酰胺、丙酮和N‑甲基吡咯烷酮的体积比为0.1～9.9:0.05～5:0.05～4.9。7.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述成膜固化包括以下步骤：将所述银线的聚四氟乙烯分散液转移至模具中；将盛有银线的聚四氟乙烯分散液的模具浸没于水中，得到所述复合材料膜。8.根据权利要求7所述制备方法，其特征在于，模具中银线的聚四氟乙烯分散液的高度为0.5～2cm。9.一种柔性压阻传感器，包括柔性压阻材料和与所述柔性压阻材料连接的电极导线；所述柔性压阻材料为权利要求1～3任一项所述复合材料膜或权利要求4～8任一项所述制备方法制备得到的复合材料膜。10.权利要求9所述柔性压阻传感器用于人体关节应变信号的非诊断目的的检测。2CN115895149A说明书1/6页一种复合材料膜及其制备方法、柔性压阻传感器及其应用技术领域[0001]本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种复合材料膜及其制备方法、柔性压阻传感器及其应用。背景技术[0002]随着科技的不断进步，具有可穿戴性、灵活性和兼容性的柔性传感器已被广泛应用于生命功能检测、生物信号检测、疾病诊断、药物治疗和人机界面等多个领域，并已展现出极具吸引力的科技和产业转化价值。[0003]柔性压阻材料是柔性传感器获取信息的关键因素，在很大程度上决定了传感器的灵敏度、检测限、稳定性和应用领域。柔性压阻材料的传感机理大多是基于材料本身的压阻特性，即当传感器受到外力作用发生形变时，会引起自身导电网络结构的变化从而使材料宏观电阻值发生改变，此时传感器就可以将“感知”到的机械信号转化为电信号输出。柔性压阻材料的内部结构会对传感性能产生一定的影响，相较于柔性压阻材料的传统结构，三维多孔结构具有相对较低的压缩模量，从而使其在较低的外界压力下获得较大的形变，从而提高柔性传感器的传感性能。然而现有的具有三维