[發明專利]一種柔性電子壓力傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201711119325.1
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN107898463B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 朱玲;房菲兒;張靜;王威
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: A61B5/08
• 分類號: A61B5/08
• 代理公司: 深圳市深聯知識產權代理事務所(普通合伙) 44357
• 代理人: 趙文曲

一種柔性電子壓力傳感器及其制備方法，其中，柔性電子壓力傳感器包括若干個壓力傳感單元；壓力傳感單元由兩片基板、相對設置于兩片基板之間的兩片電極，以及設置于兩片電極之間的復合壓力傳感膜組成；基板的表面采用微圖案處理設有荷葉微圖案，且基板具有柔性、可伸縮特性；復合壓力傳感膜由若干聚苯胺中空納米球和用于連接相鄰聚苯胺中空納米球的多壁碳納米管組成；各壓力傳感單元利用等離子體處理機并采用電極像素處理以形成呈設定面積的傳感器陣列，本發明的復合壓力傳感膜具有突出的彈性能力和超低的彈性模量，可對各種外界刺激進行有效的放大和轉換，對壓力感應強且溫度分辨率高；另外，單個壓力傳感單元可以很容易地集成傳感器陣列。

技術領域

本發明涉及皮膚觸覺傳感器技術領域，具體涉及一種柔性電子壓力傳感器及其制備方法。

背景技術

觸覺是人與外界環境直接接觸時的重要感覺功能，柔性觸覺傳感器是實現電子皮膚技術的關鍵技術，其目的是模擬人類的感知能力，擁有卓越的發展前景。

目前，隨著微電子技術的發展和各種有機材料的出現，已經提出了多種多樣的柔性觸覺傳感器的研制方案，但目前大都屬于實驗室階段，達到產品化的不多。且部分已達到產品化的柔性觸覺傳感器所采用的材料雖然可以承受高應力，但靈敏度低，檢測能力受限，無法很好地應用于實際生活中，如采用柔性觸覺傳感器監測人體信號、檢查呼吸疾病等。

因此，利用新型微結構的電子材料以實現高性能的觸覺傳感器是目前非常有意義，以及亟待解決的課題。

發明內容

本發明為了解決現有技術存在的上述問題，提供了一種柔性電子壓力傳感器及其制備方法，以解決現有柔性觸覺傳感器靈敏度低，檢測能力受限的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種柔性電子壓力傳感器，包括兩片基板以及夾設于兩片基板之間的若干個壓力傳感單元；所述基板的表面采用微圖案處理設有荷葉微圖案，且基板具有柔性、可伸縮特性；所述壓力傳感單元由兩片電極，以及設置于兩片電極之間的復合壓力傳感膜組成；所述基板的表面采用微圖案處理設有荷葉微圖案，且基板具有柔性、可伸縮特性；所述復合壓力傳感膜由若干聚苯胺中空納米球和用于連接相鄰聚苯胺中空納米球的多壁碳納米管組成；各壓力傳感單元利用等離子體處理機并采用電極像素處理以形成呈設定面積的傳感器陣列。

作為本發明的進一步優選技術方案，所述基板的厚度為30um。

作為本發明的進一步優選技術方案，所述電極為黃金材質的金電極，所述金電極的厚度為50um。

本發明還提供了一種柔性電子壓力傳感器的制備方法，包括以下步驟：

步驟S1，制備聚苯胺中空納米球；

步驟S2，將聚苯胺中空納米球與多壁碳納米管按預設質量比混合分散到二甲基甲酰胺溶液中以得到第一混合物，干燥并去除所述第一混合物中的二甲基甲酰胺得到第二混合物，旋涂所述第二混合物以形成復合壓力傳感膜；

步驟S3，將復合壓力傳感膜夾設于兩片電極之間以組裝成壓力傳感單元；

步驟S4，制造柔性且可伸縮的具有微型圖案的基板；

步驟S5，將若干個由步驟S3制得的壓力傳感單元夾設于兩片基板之間，利用等離子體處理機并采用電極像素處理以形成呈設定面積的傳感器陣列。

作為本發明的進一步優選技術方案，所述步驟S1中制備聚苯胺中空納米球的具體步驟包括：

步驟S11，制備磺化聚苯乙烯納米球粉末；

步驟S12，將苯胺單體吸附到磺化聚苯乙烯納米球粉末上以制得第一混合溶液；

步驟S13，第一混合溶液經鹽酸和過硫酸銨處理得到第二混合溶液，所述第二混合溶液采用冰浴和離心處理以獲得深綠色聚苯胺包覆的聚苯乙烯納米球粉末。