[發(fā)明專利]一種用于電子皮膚的柔性壓敏薄膜材料及制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201811025104.2
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN109115377A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發(fā)明（設計）人: 陳慶;司文彬
• 申請（專利權）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: G01L1/16
• 分類號: G01L1/16;C22C45/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種用于電子皮膚的柔性壓敏薄膜材料及制備方法。所述柔性壓敏薄膜材料由以下步驟制得：a、將鐵基合金材料加熱熔化后冷卻研磨，制得鐵基非晶合金納米顆粒；b、利用3D打印技術制得三維多孔的聚二甲基硅氧烷薄膜材料；c、將鐵基非晶合金納米材料均勻填充到三維多孔的聚二甲基硅氧烷薄膜材料中，制得用于電子皮膚的柔性壓敏材料。所述方法具有以下有益效果：本發(fā)明通過將鐵基非晶合金材料填充到三維多孔的聚二甲基硅氧烷材料中，制備得到的柔性壓敏材料的柔韌性和彈性性能好，導電性高，并且含有磁性，可廣泛用于電子皮膚中。

技術領域

本發(fā)明涉及電子皮膚領域，具體涉及電子皮膚應變敏感材料，尤其是涉及一種用于電子皮膚的柔性壓敏薄膜材料及制備方法。

背景技術

早在20世紀70年代，電子皮膚的概念就已經出現(xiàn)在很多科幻作品中，與此同時，科學家們也開始了對電子皮膚的不斷探索，因為其在智能機器人、仿生假肢、健康監(jiān)測等領域的有巨大應用前景。電子皮膚的基本單元是柔性應變傳感器。然而，現(xiàn)有的應變敏感材料，因為導電性差、柔韌性差等缺點，極大地限制了電子皮膚的實際應用。所以，尋找新型應變傳感材料迫在眉睫。

金屬合金是人類最早并且至今仍在日常生活中使用最廣泛的材料之一。然而，晶體金屬合金的彈性極限范圍很小，一般金屬合金材料的彈性極限遠小于0.5%,這是金屬材料應用在電子皮膚領域最大的短板。快速急速冷卻是制備新型合金材料的現(xiàn)代方法，這種方法可以將金屬液體無序的原子結構保留下來，得到的非晶合金材料可以極大的提高其彈性極限范圍，高達2%，是一般合金材料的幾十倍。因此，非晶體合金材料在電子皮膚敏感材料中的應用廣受關注。

專利申請?zhí)?01310756674.X公開了一種凸起式柔軟壓敏元件及其研制方法，屬于傳感器技術領域。該壓敏元件包括底層封裝薄膜、凸起型壓敏薄膜和凸起型頂層封裝薄膜。其中，底層封裝薄膜為邊緣位置上覆合有一對薄型電極的絕緣薄膜，凸起型壓敏薄膜是利用溶液混合法制備成的表面具有陣列式凸起塊的導電高分子復合材料薄膜，凸起型頂層封裝薄膜為表面具有陣列式凸起塊的高分子材料薄膜。

專利申請?zhí)?01310396009.4公開了一種壓阻式電子皮膚及其制備方法，壓阻式電子皮膚采用碳納米管薄膜為導電層和具有微納米圖案的聚二甲基硅氧烷、聚苯二甲酸乙二酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮甲醛、聚乙烯等材質為基底，使得基底具有高柔性易彎曲等優(yōu)點，且其工作電壓低，功耗小，靈敏度高、響應時間短。更為重要的是，此發(fā)明中采用圖案化的柔性襯底作為基體，極大的提高了電子皮膚對外界微小作用力的靈敏度。

專利申請?zhí)?01711133399.0公開了一種柔性電子皮膚傳感器及其制備方法，其中，柔性電子皮膚傳感器包括若干壓力傳感單元；壓力傳感單元由兩片柔性且可伸縮的超薄PDMS膜、分別貼附于兩片超薄PDMS膜之間的兩片電極，以及設置于兩片電極之間的復合壓力傳感膜組成；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，此發(fā)明采用中空結構的復合壓力傳感膜，具有突出的彈性能力和超低的彈性模量。

專利申請?zhí)?01620900658.2公開了一種電子皮膚，其包括粘性膠膜、柔性襯底、液態(tài)金屬電路、傳感器及電子控制芯片；粘性膠膜貼敷在所述柔性襯底的下表面，液態(tài)金屬電路設于所述柔性襯底的上表面，傳感器及電子控制芯片與所述液態(tài)金屬電路電性連接。相比于傳統(tǒng)的電子皮膚，設置液態(tài)金屬電路的柔性電子皮膚具有更高的柔韌性和靈敏度。

由此可見，現(xiàn)有技術中用于電子皮膚應變敏感材料，特別是非晶體合金材料，普遍存在導電性低，柔韌性性差，彈性范圍小等問題，限制了電子皮膚的進一步發(fā)展。

發(fā)明內容

為有效解決上述技術問題，本發(fā)明提出了一種用于電子皮膚的柔性壓敏薄膜材料及制備方法，可有效提高電子皮膚敏感材料的導電性和柔韌性，拓展了應用范圍。

本發(fā)明的具體技術方案如下：