一种柔性可拉伸应变传感器、其制备方法及应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115854855A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202310168552.2F17D5/00(2006.01)(22)申请日2023.02.27(71)申请人中国科学院深海科学与工程研究所地址572000海南省三亚市鹿回头路28号中国科学院深海科学与工程研究所(72)发明人杨阳魏紫鸿尚琛晶(74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司11227专利代理师张雪娇(51)Int.Cl.G01B7/16(2006.01)B32B27/28(2006.01)B32B27/06(2006.01)B32B33/00(2006.01)F17D5/02(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图4页(54)发明名称一种柔性可拉伸应变传感器、其制备方法及应用(57)摘要本发明涉及海洋管道监测技术领域，尤其涉及一种柔性可拉伸应变传感器、其制备方法及应用。所述柔性可拉伸应变传感器依次包括第一柔性聚合物层、敏感层和第二柔性聚合物层；所述敏感层是由包括导电材料的原料制备得到的导电薄膜；所述敏感层为叉指式电极结构。本发明采用柔性聚合物制备柔性聚合物层作为柔性基底，同时采用柔性可拉伸导电材料，进一步限定了几何形状是面内交错的叉指结构电极，并对叉指结构参数进行了优化，实现了结构简单，敏感性提升并且消除了外加压力的交叉敏感，提供的柔性可拉伸应变传感器具有较优灵敏度、线性度、拉伸循环性能和可靠性。CN115854855ACN115854855A权利要求书1/2页1.一种柔性可拉伸应变传感器，依次包括第一柔性聚合物层、敏感层和第二柔性聚合物层；所述敏感层是由包括导电材料的原料制备得到的导电薄膜；所述敏感层为叉指式电极结构；所述敏感层的制备方法包括以下步骤：a）将含有导电材料的分散液沉积或滴涂至基板上，形成均匀的渗流网络导电膜；b）使用激光标记系统在所述渗流网络导电膜上蚀刻出图案，形成交错的电极；c）采用激光微加工工艺，得到宽为10~500µm的含有导电材料的微线；相邻两条微线之间的间距为10~500µm；从而在基板上得到敏感层。2.根据权利要求1所述的柔性可拉伸应变传感器，其特征在于，所述第一柔性聚合物层中的柔性聚合物和第二柔性聚合物层中的柔性聚合物独立的选自热塑性聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯‑异戊二烯‑苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯‑乙烯‑丁烯‑苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯‑乙烯‑丙烯‑苯乙烯型嵌段共聚物、天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、硅橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、聚二甲基硅氧烷、苯乙烯类热塑性弹性体、烯烃类热塑性弹性体、二烯类热塑性弹性体、氯乙烯类热塑性弹性体、聚酰胺类热塑性弹性体和热塑性硫化橡胶中的至少一种。3.根据权利要求1所述的柔性可拉伸应变传感器，其特征在于，所述导电材料包括石墨烯、碳纳米管、金纳米线、银纳米线、铜纳米线和金属纳米颗粒中的至少一种。4.根据权利要求1所述的柔性可拉伸应变传感器，其特征在于，步骤a）中，沉积或滴涂至基板上之前，还包括：用乙醇清洗基板，并干燥；所述基板为玻璃基板；所述沉积的温度为100~120℃，时间为14~18h。5.根据权利要求1所述的柔性可拉伸应变传感器，其特征在于，步骤a）中，所述渗流网络导电膜的厚度为0.5~10µm；形成所述渗流网络导电膜的网线直径为80~90nm，长度为40~80µm。6.根据权利要求1所述的柔性可拉伸应变传感器，其特征在于，所述第一柔性聚合物层的厚度为10~1500µm；所述第二柔性聚合物层的厚度为10~1500µm。7.一种柔性可拉伸应变传感器的制备方法，包括以下步骤：A）在基板上制备敏感层；B）将第一柔性聚合物溶液浇注在基板上的敏感层上，在60~80℃下进行热处理，得到第一柔性聚合物层；C）在所述第一柔性聚合物层上粘附塑料板，剥离敏感层上的所述基板，并在敏感层上浇注第二柔性聚合物溶液，在60~80℃下进行热处理，得到第二柔性聚合物层，剥离所述塑料板，得到柔性可拉伸应变传感器。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤B）中，所述热处理的时间为0.5~1.5h；步骤C）中，所述热处理的时间为0.5~1.5h。2CN115854855A权利要求书2/2页9.权利要求1~6任意一项所述的柔性可拉伸应变传感器或权利要求7~8任意一项所述的制备方法制得的柔性可拉伸应变传感器在海底油气管道健康监测中的应用。3CN115854855A说明书1/8页一种柔性可拉伸应变传感器、其制备方法及应用技术领域[0001]本发明涉及海洋管道监测技术领域，尤其涉及一种柔性可拉伸应变传感器、其制备方法及应