[發明專利]一種基于再生膠原蛋白薄膜的柔性壓力傳感器的制備方法

有效

• 申請號: 201710078848.X
• 申請日: 2017-02-14
• 公開（公告）號: CN106840478B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 霍峰蔚;雷杰;鄒冰花;孔雪瑩;鄭冰;吳健生
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: G01L1/16
• 分類號: G01L1/16
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;李曉峰

本發明公開了一種基于膠原蛋白薄膜的壓力傳感器的制備方法，將皮粉溶解于離子液體中形成均一透明的膠原蛋白溶液，將所述的膠原蛋白溶液旋涂在基底上形成一層均勻的薄膜，然后將基底浸泡于去離子水中，洗滌，再將薄膜取出干燥至恒重，得到再生的膠原蛋白薄膜；用模版的方法在一張膠原蛋白薄膜上涂覆一層電極，用旋涂的方法在另一張膠原蛋白薄膜上涂覆一層導電材料，然后將兩層接觸，壓緊，即完成柔性壓力傳感器的制備。本發明制備方法簡單，材料選取方便，成本低，制備的柔性壓力傳感器靈敏度高，具有生物可降解性，可應用于人肢體活動的檢測以及發音的識別，對柔性器件的便攜式發展有著深遠影響。

技術領域

本發明涉及柔性壓力傳感器的制備，尤其涉及一種基于再生膠原蛋白薄膜的柔性壓力傳感器的制備方法。

背景技術

柔性壓力傳感器是一種能在壓力作用下發生形變，并將形變通過電信號的形式表現出來的新型傳感器，由于其具有如人體皮膚一樣對外界的感知能力，因此往往被用于仿生“電子皮膚”系統。柔性傳感器相對于傳統傳感器，具有柔性化，可拉伸，靈敏度高等性能，因此受到了人們的廣泛關注，被廣泛的應用于機器人，可穿戴設備，人機交互等領域。近年來，電子傳感技術和有機電子學的迅速發展促進了柔性壓力傳感器的發展，而壓力傳感器作為一類信息采集器件也受到了越來越大的關注，得益于有機材料出色的柔韌性、低成本以及可大面積集成的特性，現如今大部分柔性壓力傳感器都是基于有機材料PET,PDMS等聚合物制得。然而由于這些高分子材料欠缺生物相容性，由此制得的可穿戴電子設備易造成人體的不適，同時由于其難以降解，易造成環境的污染等問題，因此尋找對環境更加友好的滿足人體舒適度的基底材料近年來引起了普遍的關注。

本發明針對柔性壓力傳感器存在的技術問題，以具有生物相容性和降解性的天然高分子-膠原蛋白為原料，開發了一種基于再生膠原蛋白薄膜的柔性壓力傳感器的制備方法。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種基于再生膠原蛋白薄膜的柔性壓力傳感器的制備方法，結合半導體技術，利用碎皮材料易獲取、溶解方法簡單環保和所得薄膜的柔韌性和生物可降解性等特性，發明了一種工藝簡單的制備高性能柔性壓力傳感器的方法。

本發明的目的可以通過以下措施達到：

一種基于再生膠原蛋白薄膜的柔性壓力傳感器的制備方法，將皮粉溶解于離子液體中形成均一透明的膠原蛋白溶液，將所述的膠原蛋白溶液旋涂在基底上形成一層均勻的薄膜，然后將基底浸泡于去離子水中，洗滌，再將薄膜取出干燥至恒重，得到再生的膠原蛋白薄膜；用模版的方法在一張膠原蛋白薄膜上涂覆一層電極，用旋涂的方法在另一張膠原蛋白薄膜上涂覆一層導電材料，然后將兩層接觸(將電極和導電材料置于兩層膠原蛋白薄膜之間)，壓緊，即完成柔性壓力傳感器的制備。

所述的皮粉由富含膠原蛋白的動物皮制成；所述的動物皮優選為牛皮或羊皮。

所述的離子液體為能溶解皮粉的離子液體，優選為1-乙基-3-甲基咪唑氯鹽、1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽([BMIM]Cl)、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯鹽、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽([EMIM]Ac)或1-丁基-3-甲基咪唑醋酸鹽。進一步優選為[BMIM]Cl或[EMIM]Ac。

所述皮粉與離子液體的質量比為1:100～30:100，優選5：100～20：100。

所述的基底為玻璃片、硅片或者聚四氟乙烯板。

將所述的膠原蛋白溶液旋涂在基底上形成的薄膜的膜厚度為500nm-10μm，優選1μm-5μm。

所述的模版的方法為本領域所公知。即用一個制作好的模具，然后將電極溶液噴上去，根據不同的需求，這個模具可以制作成不同的形狀。

所述電極的形狀為叉指形、對稱型指形、中心環繞形或樹形。

所述導電材料包括為碳材料或導電金屬；優選為碳納米管、銀納米線。