一种真皮基柔性压力传感器的制备方法及应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112903146A(43)申请公布日2021.06.04(21)申请号202110089095.9(22)申请日2021.01.22(71)申请人中国科学院重庆绿色智能技术研究院地址400714重庆市北碚区水土高新园方正大道266号(72)发明人魏大鹏杨俊台国君(74)专利代理机构重庆市前沿专利事务所(普通合伙)50211代理人郭丽(51)Int.Cl.G01L1/14(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种真皮基柔性压力传感器的制备方法及应用(57)摘要本发明公开一种真皮基柔性压力传感器的制备方法及应用，该方法包括：将真皮材料作为柔性基底，通过纺丝技术制备电极层和介电层，将器械封装得到传感器；其中，电极层为直径0.15‑10μm的Ag纤维，Ag纤维的厚度与微结构的长度之比为2:5～2:3；介电层包括两层聚合物纤维以及两层纤维之间的ZnO层，聚合物纤维直径为0.15‑10μm、厚度为4‑15μm，ZnO层厚度小于1μm。本发明制备的柔性压力传感器，直接采用真皮作为柔性基底，充分利用真皮具有的微结构同时保留其舒适性、实用性、柔软性和耐用性；采用纺丝技术制备电极层和介电层，保护了真皮及其微结构；纤维状微结构还能够对电极层起固定作用，对介电层起支撑作用，增大柔性传感器的检测范围，提高检测限度和灵敏度。CN112903146ACN112903146A权利要求书1/2页1.一种真皮基柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，裁取真皮并预处理：将裁取的真皮材料进行预处理，作为传感器的柔性基底，所述真皮材料一面具有纤维状微结构；S2，电极层的制备：S21，将Ag流体与有机高分子材料，在水浴加热下充分搅拌均匀，得到混合溶液；S22，将步骤S21获得的混合溶液经纺丝技术在所述柔性基底上纺制出直径为0.15‑10μm的Ag纤维，且Ag纤维的厚度与所述纤维状微结构的长度之比为2:5～2:3；S23，在纺有Ag纤维的柔性基底背面用吸力机均匀地将Ag纤维吸附在柔性基底上；S24，将步骤S23中纺有Ag纤维的柔性基底放置到干燥箱中，烘干固化，得到纺有电极层的柔性基底；S3，介电层的制备：S31，将有机高分子材料，在水浴加热下充分搅拌均匀；S32，将步骤S31获得的溶液经纺丝技术在基板上纺制出直径为0.15‑10μm、厚度为4‑20μm的聚合物纤维；S33，将步骤S32获得的聚合物纤维放置到装有鼓吹机的密闭容器中，将尺寸约为7‑10nm的ZnO纳米棒固体粉末鼓吹，使ZnO纳米棒粉末均匀地沉积在聚合物纤维表面得到ZnO层，所述ZnO层的厚度小于1μm；S34，将步骤S31获得的溶液经纺丝技术在步骤S33获得样品上仿制出直径为0.15‑10μm、厚度为4‑20μm的聚合物纤维；S35，将步骤S34获得的样品放置到干燥箱中烘干固化，得到介电层；S4，器件封装：取两块步骤S2制备的纺有电极层的柔性基底作为传感器的基板，两个电极层相对设置，两个电极层中间夹上步骤S3制备的介电层，器件四周用封装胶封装，封装后放置到干燥箱中加热固化，得到所述真皮基柔性压力传感器。2.如权利要求1所述的一种真皮基柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S22、步骤S32和步骤S34中所用的纺丝技术包括干法纺丝、湿法纺丝、静电纺丝和凝胶纺丝。3.如权利要求2所述的一种真皮基柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S22、步骤S32和步骤S34中所用的纺丝技术中，纺丝电压设为17‑22kv，纺丝速率设为0.5‑0.7ml/h。4.如权利要求1所述的一种真皮基柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S22中Ag纤维的厚度与所述纤维状微结构的长度之比为2:3。5.如权利要求1所述的一种真皮基柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S23中吸力机吸取固定的时间为5‑10min，吸力的风量范围为5‑10m3/min。6.如权利要求1所述的一种真皮基柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的真皮材料包括牛皮，羊皮，猪皮，兔皮和/或鳄鱼皮；所述步骤S1中对真皮材料的预处理包括：将真皮材料经过鞣制工艺，得到一面光滑，另一面具有纤维状微结构的真皮材料。7.如权利要求6所述的一种真皮基柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，所述真皮材料表面的纤维状微结构的长度为3‑15μm。2CN112903146A权利要求书2/2页8.如权利要求1所述的一种真皮基柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S21和步骤S31中所用的有机高分子材料为PVDF、PAN、PU中的一种或几种。9.如权利要求1所述的一种真皮基柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S