[發明專利]電阻式柔性透明關節部位電子皮膚及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201410424640.5
• 申請日: 2014-08-26
• 公開（公告）號: CN105361977B
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 朱紅飛;陳立桅;張珽
• 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: A61F2/10
• 分類號: A61F2/10
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

1.一種電阻式柔性透明關節部位電子皮膚，其特征在于包括透明柔性襯底，所述襯底上依次設置有第一電極層、飽和高分子材料層以及第二電極層，所述第一電極層和第二電極層中的任一者包含有至少一碳納米管薄膜層，每一碳納米管薄膜層主要由碳納米管陣列組成，所述碳納米管陣列包含沿同一方向擇優取向排列的多根碳納米管；另一者主要由金屬、導電氧化物和導電高分子材料中的任一種或兩種以上的組合構成；

所述碳納米管薄膜的透光率為60-90％，電阻率為30-500Ω/□，拉伸強度為200-2000MPa，所述碳納米管薄膜的厚度為80～100nm。

2.根據權利要求1所述的電阻式柔性透明關節部位電子皮膚，其特征在于所述第一電極層和第二電極層中的任一者包含有兩個以上碳納米管薄膜層，其中一碳納米管薄膜層內的碳納米管的排列方向與另一碳納米管薄膜層內的碳納米管的排列方向相同或相交叉。

3.根據權利要求1所述的電阻式柔性透明關節部位電子皮膚，其特征在于所述導電高分材料選自聚苯胺、聚噻吩和聚吡咯中的任一種或兩種以上的組合。

4.根據權利要求1所述的電阻式柔性透明關節部位電子皮膚，其特征在于所述金屬選自Au、Pt、Ni、Ag、In和Cu中的任一種或者兩種以上的組合。

5.根據權利要求1所述的電阻式柔性透明關節部位電子皮膚，其特征在于所述導電氧化物層選自ZnO、氧化銦錫中的任一種或兩種的組合。

6.根據權利要求1-2、3-5中任一項所述的電阻式柔性透明關節部位電子皮膚，其特征在于，用以形成所述柔性襯底的材料選自聚對苯二甲酸乙二酯、聚二甲基硅氧烷和聚酰亞胺中的任一種或兩種以上的組合。

7.根據權利要求1-2、3-5中任一項所述的電阻式柔性透明關節部位電子皮膚，其特征在于，用以形成所述飽和高分子材料層的飽和高分子選自聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚乙烯醇縮丁醛樹脂和聚苯乙烯中的任一種或兩種以上的組合。

8.權利要求1-7中任一項所述電阻式柔性透明關節部位電子皮膚的制備方法，其特征在于包括：

提供一第一電極層，所述第一電極層采用透明導電層，所述透明導電層包含至少一碳納米管薄膜層，其中每一碳納米管薄膜層主要由碳納米管陣列組成，所述碳納米管陣列包含沿同一方向擇優取向排列的多根碳納米管；

將所述碳納米管薄膜層暴露在揮發性溶劑氣氛中30s以上，再在所述碳納米管薄膜層上涂覆飽和高分子溶液，并在50～150℃退火10min以上，形成飽和高分子材料層；

在所述飽和高分子材料層上設置一第二電極層；

所述碳納米管薄膜的透光率為60-90％，電阻率為30-500Ω/□，拉伸強度為200-2000MPa，所述碳納米管薄膜的厚度為80～100nm。

9.根據權利要求8所述電阻式柔性透明關節部位電子皮膚的制備方法，其特征在于還包括：

提供可紡碳納米管陣列，并通過紡絲法轉移到透明柔性襯底上，形成主要由碳納米管薄膜層組成的第一電極層。

10.根據權利要求8或9所述電阻式柔性透明關節部位電子皮膚的制備方法，其特征在于所述飽和高分子溶液濃度為10～200mg/mL。

11.根據權利要求8或9所述的電阻式柔性透明關節部位電子皮膚的制備方法，其特征在于所述揮發性溶劑包括乙醇。

12.權利要求1-7中任一項所述電阻式柔性透明關節部位電子皮膚在制備仿生裝置或可穿戴設備中的應用。