[發明專利]壓阻式電子皮膚及其制備方法

有效

• 申請號: 201310396009.4
• 申請日: 2013-09-04
• 公開（公告）號: CN103961073A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 張珽;王學文;顧楊;熊作平;李光輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: A61B5/0205
• 分類號: A61B5/0205;A61B3/00;A61B5/11
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 宋鷹武;沈祖鋒

1.一種壓阻式電子皮膚，其特征在于，包括：

疊加的多個柔性襯底；

相鄰柔性襯底接觸表面上設置的導電層，至少一個所述的導電層的接觸面為非平面結構；

電性連接于所述導電層的導電極。

2.根據權利要求1所述的壓阻式電子皮膚，其特征在于：所述至少一柔性襯底采用聚二甲基硅氧烷薄膜。

3.根據權利要求2所述的壓阻式電子皮膚，其特征在于：所述聚二甲基硅氧烷薄膜的至少一面具有圖案，所述圖案的尺寸在0.1-500μm之間。

4.根據權利要求1所述的壓阻式電子皮膚，其特征在于：所述導電層包括碳納米管薄膜，所述碳納米管薄膜主要由碳納米管交織的網絡組成。

5.根據權利要求4所述的壓阻式電子皮膚，其特征在于：所述碳納米管薄膜的透光率為50-97%，方阻為100-10⁷Ω/sq。

6.根據權利要求4所述的壓阻式電子皮膚，其特征在于：所述碳納米管薄膜的厚度一般在10nm-500nm之間，是由單壁碳納米管、雙壁碳納米管和多壁碳納米管中的一種或者多種的復合所形成的，其中，所述單壁碳納米管為金屬性單壁碳納米管或同時含有金屬性和半導體性碳納米管的混合單壁碳納米管。

7.根據權利要求1所述的壓阻式電子皮膚，其特征在于：所述導電層可以為銅、銀和金中的任意導電金屬或半導體材料的一種或二種以上的組合。

8.根據權利要求1所述的壓阻式電子皮膚，其特征在于：所述導電極是采用金、鉑、鎳、銀、銦、銅、碳納米管和石墨烯中的任意一種材料或者二種以上材料的組合制成的。

9.一種壓阻式電子皮膚的制備方法，其特征在于，步驟如下：

S1、制備兩圖案化的柔性襯底，其中至少一層為聚二甲基硅氧烷薄膜；

S2、制備碳納米管溶液，并分別涂覆至兩柔性襯底帶有圖案的表面，形成碳納米管薄膜，將帶有圖案的碳納米管薄膜的一側面對面組裝，形成碳納米管薄膜相互接觸的薄膜器件；

S3、使用導電材料分別在兩碳納米管薄膜上形成上、下導電極，并從導電極上引出導線，得到壓阻式電子皮膚。

10.根據權利要求9所述的壓阻式電子皮膚的制備方法，其特征在于：所述S1中的聚二甲基硅氧烷薄膜是通過如下方法制備的：

S11、將聚二甲基硅氧烷在真空中去氣1-30分鐘，并倒入在一個設有圖案的模板上，聚二甲基硅氧烷的厚度在0.1-3mm之間，之后在50-100℃的溫度下加熱0.5小時以上固化成型；

S12、固化成型后的聚二甲基硅氧烷在有機溶劑中超聲5-30分鐘后從模板上取下。

11.根據權利要求10所述的壓阻式電子皮膚的制備方法，其特征在于：所述模板可以是具有微結構的硅襯底、具有微結構的玻璃襯底、具有微結構的金屬襯底、具有微結構的塑料襯底、布料、絲綢制品或具有微結構的生物體器官；所述有機溶劑可以是甲醇、乙醇或乙二醇。

12.根據權利要求9所述的壓阻式電子皮膚的制備方法，其特征在于：所述步驟S2具體可以包括：

S21、將單壁和/或雙壁、少壁、多壁的碳納米管加入含1wt%-10wt%的表面活性劑的水溶液，直至碳納米管濃度為0.01-50mg/ml，然后，將該混合溶液超聲預分散1min-10h，形成碳納米管分散液；

S22、對該碳納米管分散液以1000-20000rpm的速率離心處理0.1h以上，取上清液作為成膜前溶液；

S23、采用去離子水將成膜前溶液稀釋1-100倍，然后，將稀釋的碳納米管溶液使用噴筆均勻地噴涂至兩柔性襯底帶有圖案的表面，形成碳納米管薄膜，將帶有圖案的碳納米管薄膜的一側面對面組裝，形成碳納米管薄膜相互接觸的薄膜器件。

13.根據權利要求12所述的壓阻式電子皮膚的制備方法，其特征在于：所述步驟S23中在組裝成薄膜器件之前，采用去離子水多次浸泡所述表面有碳納米管薄膜的薄膜，用以去除表面活性劑，干燥后再以濃度為3-8M的強酸處理所述碳納米管薄膜0.1-24h。

14.權利要求1至8任一所述的壓阻式電子皮膚在人體脈搏跳動、心臟跳動、呼吸、眼球壓力、喉部肌肉群震動、運動引起的身體肌肉和表皮的運動以及血壓上的應用。