[發明專利]碳納米管/聚合物復合膜陣列式柔性力敏傳感器及制法

有效

• 申請號: 201010260505.3
• 申請日: 2010-08-23
• 公開（公告）號: CN102374910A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 葉雄英;王志峰;楊繼敏;樓思遠;謝續明
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18;B81C1/00
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;高宇

1.一種碳納米管/聚合物復合膜陣列式柔性力敏傳感器，其包括：

一碳納米管/聚合物復合膜(3)；

一圖形化于所述碳納米管/聚合物復合膜(3)上表面上的平行金屬行電極(2)；

一圖形化于所述碳納米管/聚合物復合膜(3)下表面上的平行金屬列電極(4)；

一附著于所述平行金屬行電極(2)上表面上的上絕緣保護層(1)；和

一附著于所述平行金屬列電極(4)下表面上的下絕緣保護層(5)；

所述平行金屬行電極(2)與所述平行金屬列電極(4)呈空間相交狀分布，其空間相交的相交部分與該相交部分內包含的碳納米管/聚合物膜構成陣列式柔性力敏傳感器的力敏單元；其特征在于：

所述的碳納米管/聚合物復合薄膜(3)為聚合物基體材料中均勻分散有碳納米管的復合材料制成的膜；所述碳納米管與所述聚合物基體材料的質量比為(0.1-15)∶100；

所述聚合物基體材料為二甲基硅氧烷或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。

2.按權利要求1所述的碳納米管/聚合物復合膜陣列式柔性力敏傳感器，其特征在于，所述的碳納米管為單壁碳納米管或多壁碳納米管。

3.一種權利要求1所述碳納米管/聚合物復合膜陣列式柔性力敏傳感器的制備方法，其步驟如下：

1)采用柔性電路板制作工藝，制作圖形化于上絕緣保護層(1)下表面上的平行金屬行電極(2)，所述平行金屬行電極(2)厚度為20-60μm；

2)采用柔性電路板制作工藝，制作圖形化于下絕緣保護層(5)上表面上的平行金屬列電極(4)，所述平行金屬列電極(4)厚度為20-60μm；

3)在室溫和常壓下，將碳納米管加入至揮發性溶劑中進行超聲分散處理20-60分鐘，超聲分散處理的超聲功率為300W；所述揮發性溶劑為體積比為1∶1的甲苯和丙酮組成的混合溶劑或為乙酸乙酯溶劑；所述碳納米管與揮發性溶劑的比例為1mg∶(10-80)ml；

4)再加入聚合物基體材料，繼續超聲處理2-6小時，得到含碳納米管和聚合物基體材料的碳納米管/聚合物混合溶液；所述碳納米管和聚合物基體材料的質量比為(1-15)∶100；

將得到的碳納米管/聚合物混合溶液進行4000-6000轉/分的高速離心30-60分鐘；得到均勻分散的碳納米管/聚合物清液和對所得沉淀稱重，并計算出碳納米管/聚合物清液中的碳納米管的實際濃度；

5)向上述碳納米管/聚合物清液中再加入聚合物基體材料，使碳納米管與聚合物基體材料的質量比為(0.1-15)∶100；然后再超聲分散2-4小時，得到碳納米管/聚合物溶液；

6)將步驟2)制備的上表面圖形化有平行金屬列電極(4)的下絕緣保護層5放入一容器中，所述平行金屬列電極(4)朝向容器開口；將得到的碳納米管/聚合物溶液注入容器中，室溫下蒸發溶劑；待溶劑完全揮發之后，在所述平行金屬列電極(4)及下絕緣保護層(5)上表面上形成均勻的碳納米管/聚合物復合膜(3)；所述碳納米管/聚合物復合膜(3)厚度為50-150μm；

7)在一碳納米管/聚合物復合膜(3)上表面上均勻涂覆微量溶劑，使碳納米管/聚合物復合膜(3)的膜表面處于粘稠狀；

將制備的圖形化有平行金屬行電極(2)的上絕緣保護層(1)的平行金屬行電極(2)覆蓋于碳納米管/聚合物復合膜(3)表面之上，施加0.2-1.5Mpa的壓力并置入溫控爐中升溫至50-70℃并保持1-3小時后，取出得到碳納米管/聚合物復合膜陣列式柔性力敏傳感器；

所述平行金屬行電極(2)與平行金屬列電極(4)呈空間相交狀分布，其空間相交的相交部分與該相交部分內包含的碳納米管/聚合物膜構成陣列式柔性力敏傳感器的力敏單元。