[發明專利]一種可穿戴的柔性應力傳感器及其制備方法和應用在審

申請號：	201811104807.4	申請日：	2018-09-21
公開（公告）號：	CN109238522A	公開（公告）日：	2019-01-18
發明（設計）人：	梁嘉杰;史鑫磊	申請（專利權）人：	南開大學
主分類號：	G01L1/20	分類號：	G01L1/20;C09D11/52
代理公司：	天津市杰盈專利代理有限公司 12207	代理人：	趙尊生
地址：	300071***	國省代碼：	天津;12
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摘要：
搜索關鍵詞：	應力傳感器可穿戴制備制備方法和應用絲網印刷拉伸生物醫學應用功能性油墨靈敏度參數工作曲線集成器件拉伸彈性拉伸循環拉伸應變人機交互人體關節物理形變線性關系虛擬現實油墨印刷靈敏度基底心跳應用脈搏表情觸摸皮膚滯后監測娛樂
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【權利要求書】：

1.一種可穿戴柔性應力傳感器，包含基底材料和導電層，其特征在于該導電層是通過絲網印刷基于多元功能復合材料的膠體油墨制備而成的，其中基于多元功能復合材料的膠體油墨原料的質量組成為：

一維金屬納米線 0.87-15%；

二維無機納米片層材料 0.2-5%;

高分子螯合劑 0.02-1%；

高價金屬離子 0.01-0.1%

水或有機醇類溶劑 78.9-98.8%

上述組份之和為100%;

所述的基底包括彈性聚氨酯系列：4055IC、1565IC、4037IC、B-780、4030、4040，Clearflex 30、Clear flex 50、Clear flex 95；以及聚二甲基硅氧烷、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚4-甲基戊烯、聚乙烯醇、棉布或絲綢；

所述的多元功能復合材料的膠體油墨的制備方法包括以下步驟：

1) 按計量稱取二維無機納米片，加入去離子水，超聲分散得到二維無機納米片的分散液并調節酸堿度至中性；

2) 向步驟1)所得分散液中加入高分子螯合劑和高價金屬離子，充分攪拌使其混合均勻；

3) 向步驟2)所得混合液中加入金屬納米線，超聲振蕩使其分散均勻，通過微孔濾膜抽濾或者高速離心方法收集所得復合物，并用去離子水清洗多次，除去雜質，得到復合物；

4) 將在步驟3)中所得到的復合物加入去離子水或有機醇類溶劑，超聲、振蕩之后得到分散性良好的導電功能性油墨。

2.根據權利要求1所述的可穿戴柔性應力傳感器，其特征在于所述一維金屬納米線是指金、銀、銅、鎳、鉑、鈀、鋁金屬納米線中的一種，或兩種,或兩種以上組成的合金的金屬納米線；所述金屬納米線的直徑為10-200納米，長度為5-150微米。

3.根據權利要求1所述的可穿戴柔性應力傳感器，其特征在于所述二維無機納米材料是指單層或寡層氧化石墨烯，或單層或寡層二維過渡金屬碳化物，或氮化物中的一種或兩種；

所述的單層或寡層氧化石墨烯是指分子骨架有六角形晶格排列的單層石墨烯原子組成的，含有大量有機含氧官能團，包括羥基、羧基、環氧基、羰基的二維平面材料，單片面積大小在1μm²到100μm²之間，厚度為0.3-5nm之間，采用化學氧化方法制備；

所述的二維過渡金屬碳化物或氮化物是指具有類似石墨烯的二維結構, 其化學通式是M_n+1X_nT_z, n = 1, 2, 3；通過化學液相法選擇性蝕刻掉MAX相中的A元素得到相應的MXene相，其中M代表鈧、鈦、釩、鉻、鋯、鈮、鉬、鉿、鉭、鎢過渡金屬元素，A代表鋁、硅、磷、硫、鎵、鍺、砷、鎘、銦、錫、鉈、鉛元素，X代表碳或者氮元素，T為表面鏈接的-F、-OH、=O活性官能團；

所述二維過渡金屬碳化物或氮化物是指Ti₂CT_x、V₂CT_x、Nb₂CT_x、Mo₂CT_x、(Ti,V)₂CT_x、(Ti,Nb)₂CT_x、Ti₃C₂T_x、Ti₃(C,N)₂T_x、Zr₃C₂T_x、(Ti,V)₃C₂T_x、(Cr,V)₃C₂T_x、(Mo₂Ti)C₂T_x、(Cr₂Ti)C₂T_x、Ti₄N₃T_x、Nb₄C₃T_x、Ta₄C₃T_x、(Ti,Nb)₄C₃T_x、(Nb,Zr)₄C₃T_x、(Mo₂Ti₂)C₃T_x相中的一種，其中T表示面鏈接的-F、-OH、=O活性官能團,x代表表面官能團的數目。