[發明專利]一種環保型的可穿戴應變傳感器及其制備方法

在審

• 申請號: 201510570520.0
• 申請日: 2015-09-09
• 公開（公告）號: CN105115414A
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發明（設計）人: 張躍;廖新勤;閆小琴;梁齊杰
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

技術領域

本發明涉及傳感器領域，具體的說，涉及一種環保型的可穿戴紙基應變傳感器及其制備方法。

背景技術

可穿戴設備是一種可以安裝在人、動物和物品上，并能感知、傳遞和處理信息的計算設備，傳感器是可穿戴設備的核心器件。傳感器具有可穿戴的性能，在智能交通、消費電子、醫療器械、智能家居、工業控制、航空軍工等領域具有重要的應變前景。應變傳感器是可以用于檢測物體受到外界作用力或自身驅動變形所產生的一種傳感器。隨著科技的不斷發展，人民物質條件的不斷改善，對于柔性可傳感器的電子器件的需要越來越大。目前上市的可穿戴設備五花八門，從智能眼鏡到智能手表，從智能服裝到智能鞋子，從高爾夫手套到拳擊手套，但都和傳感器有著密切的聯系。例如在消費電子領域，可穿戴的傳感器可以方便的佩戴在人的手腕上進行肢體運動的監測；在智能家居領域，可穿戴的傳感器可以通過監測家具的形變，來反饋物體是否處于理想的狀態。

傳統應變傳感器一般都是固定在硬質的基底上，不能滿足可穿戴同時進行應變監測的要求。隨著越來越多的可穿戴電子設備的不斷更新換代、新老交替，電子垃圾對環境的影響越發不能忽視。綠色環保型的電子產品的開發利用將會成為現在、未來的重要的研究方向之一。相比較于硅基應變傳感器或塑料基底傳感器，紙張為應變傳感器實現綠色環保提供了新的平臺。新型傳感器快速發展，在未來的機器人、人類延伸的“第六感”、健康與保健的監控等方面具有重要應用前景，同時電子器件優化設計還有待進一步發展，需要注意器件性能，節能減耗，制備工藝，成本控制，環境影響等方面。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出一種可穿戴、制備工藝簡單而且制備周期短的環保型的可穿戴應變傳感器及其制備方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種環保型的可穿戴應變傳感器，該應變傳感器包括一柔性襯底，置所述柔性襯底上的一柔性感應膜以及設置所述柔性導電體兩端用于導電的導電體。

進一步，所述柔性襯底包括柔性紙。

進一步，所述柔性感應膜為石墨粉與甲基纖維素的混合物。

進一步，所述石墨粉與甲基纖維素的混合重量比1-10:1。

本發明的另一目的是提供上述環保型的可穿戴應變傳感器方法，具體包括以下步驟：

步驟1：將石墨粉與甲基纖維素均勻混合；

步驟2：將混合物加入水中攪拌形成膠糊狀；

步驟3：將膠糊狀混合物通過絲網印刷方法制備在柔性襯底上形成感應膜；

步驟4：經過低溫蒸發水分后壓實感應膜；

步驟5：在得到的感應導電膜兩端通過導電銀膠引出導電即形成環保型的可穿戴應變傳感器。

進一步，石墨粉與甲基纖維素以質量比為（1~10）：1的混合物。

進一步，石墨粉與甲基纖維素的混合物與水以質量比為1：（5~15）混合攪拌。

進一步，所述步驟4中的蒸發水分的工藝為：將薄膜放入50~60攝氏度的烘箱中加熱5~10分鐘。

本發明的可穿戴應變傳感器相對于其它傳感器而言，具有快速大面積制備、成本低廉、產品性能好、操作簡便、環保等特點，其可以穿戴在人體的皮膚表面，且可以固定在家具、建筑結構等物體上用于應變檢測，在人體運動檢測、智能醫療服務方面、結構安全監測等方面具有應用前景。

附圖說明

圖1為本發明應變感應薄膜的電鏡掃描圖；

圖2為本發明傳感器示意圖。

圖中：

1.柔性襯底、2.柔性感應膜、3.導電體、4.導線。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細描述。對本領域技術人員來說沒有這些細節部分的描述也可以完全理解本發明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發明，并不用于限定本發明。

以下為本發明在生活中實際應用的實施例：

實施例1：

（1）將石墨粉與甲基纖維素以質量比1:1混合；

（2）將經步驟（1）得到的混合物與水以質量比1:15混合并攪拌直至成膠糊狀；

（3）將經步驟（2）得到的膠糊狀的混合物通過絲網印刷的方法均勻地涂刷在長度為5厘米且寬度為1厘米的柔性紙張上形成薄膜；

（4）將經步驟（3）得到的薄膜放入50攝氏度的烘箱中加熱5分鐘后，壓實薄膜，形成感應導電薄膜；

（5）將經步驟（4）得到的感應導電膜兩端通過導電銀膠引出導電即形成環保型的可穿戴應變傳感器；