[實用新型]一種變色柔性電子皮膚

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201822275199.5
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN209280176U
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發(fā)明（設計）人: 徐從康
• 申請（專利權）人: 汕頭大學
• 主分類號: G01L1/20
• 分類號: G01L1/20;G02F1/153
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 曹江;周增元

本實用新型涉及一種變色柔性電子皮膚，包括包括柔性壓力傳感器1和柔性電致變色器2，所述柔性壓力傳感器包括導電石墨類薄膜凸點微結構PDMS基片3和第一TCO/PDMS層4；所述柔性電致變色器2從上到下依次包括上層TCO/PDMS層7、具有圖案陣列結構的柔性ECD層6、下層TCO/PDMS層5；所述下層TCO/PDMS層5設置在所述第一TCO/PDMS層4的正上方。本實用新型通過將柔性電致變色器與電阻式壓力傳感集成在一起形成功放電路，得到的變色柔性電子皮膚，是一種仿生變色龍的顏色變化皮膚，通過顏色的變化，可以感受到外界溫度、壓力包括周圍環(huán)境的變化并予以報警或提示，具有較好的性能，可用于自然人、人工智能和機器人對環(huán)境的監(jiān)測。

技術領域

本實用新型涉及柔性電子技術領域，尤其是一種變色柔性電子皮膚。

背景技術

隨著智能技術的日益發(fā)展，其與社會，人類生產(chǎn)、生活的結合越來越緊密，對我們的影響日漸加深，毫無疑問，智能技術，尤其是電子皮膚在醫(yī)療領域將會大放異彩，比如，通過一些可穿戴設備植入我們的衣服、皮膚等部位，就可以實現(xiàn)對自身生理參數(shù)的實時監(jiān)控，實現(xiàn)對于我們的健康指數(shù)隨時做到聯(lián)網(wǎng)并及時預測、報警等功能。

目前，國內(nèi)外眾多的科研人員投入到人造電子皮膚開發(fā)中，許多不同類型的柔性電子材料被用來制造具有不同傳感機制及結構的電子皮膚。在國內(nèi)，中科院半導體所沈國震團隊通過靜電紡絲和溶液附著的辦法制造出附著氧化石墨烯的聚偏二氟乙烯膜(PVDF)納米纖維，并通過高度的模塊化材料微加工工藝將此纖維集成到聚二甲基硅氧烷(PMDS)的類皮膚柔性導電襯底上，從而制造出集成了壓力傳感器、光電傳感器以及微型超級電容器的自供電多功能電子皮膚系統(tǒng)，用于檢測手臂的外界觸碰及脈搏、心跳等生理參數(shù)。中科院蘇州納米所的張艷科研組通過在導電柔性襯底上生長氧化鋅納米線簇，開發(fā)了一種可用于檢測體液中糖份含量的電子皮膚。利用表面酶反應，人體液中的糖份可附著于氧化鋅納米線表面，從而改變其壓電特性。通過對傳感器壓電性質表征，建立糖份和輸出壓電信號的線性關系，此電子皮膚便可以測量汗液中的糖濃度。還有一些研究者通過化學合成辦法制出空心球型導電材料聚苯胺(PANI)，并通過半導體加工工藝和轉印工藝將PANI封裝于導電柔性襯底中。利用PANI的壓阻效應和負溫阻效應制成電子皮膚，可同時實現(xiàn)壓力傳感和溫度傳感。在國外，S.Ghosh等通過對魚膠材料靜電紡絲制成具有高生物兼容性的魚膠納米纖維薄膜，并利用魚膠材料的壓電特性實現(xiàn)壓力傳感，測量肢體的運動狀態(tài)。Park等通過半導體加工工藝在柔性PMDS/碳納米管混合材料襯底表面制造多種微結構，并用PMDS做電子皮膚傳感器壓阻傳感單元。當被施加外力時，微結構表面于電極表面的接觸面積發(fā)生變化，而直接影響器件輸出電信號。通過這種辦法開發(fā)的壓阻式電子皮膚被用來檢測人體的呼吸頻率、脈搏等生理體征參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種變色柔性電子皮膚，以解決目前技術存在的問題。

一種變色柔性電子皮膚，包括柔性壓力傳感器1和柔性電致變色器2，所述柔性壓力傳感器包括導電石墨類薄膜凸點微結構PDMS基片3和第一電極層；所述柔性電致變色器2從上到下依次包括上層電極層、具有圖案陣列結構的柔性ECD層6、下層電極層；所述柔性壓力傳感器1和柔性電致變色器2集成在一起形成一種可改變顏色的功放電路。

進一步的，所述柔性壓力傳感器包括導電石墨類薄膜凸點微結構PDMS基片3和第一TCO/PDMS層4；所述柔性電致變色器2從上到下依次包括上層TCO/PDMS層7、具有圖案陣列結構的柔性ECD層6、下層TCO/PDMS層5；所述下層TCO/PDMS層5設置在所述第一TCO/PDMS層4的正上方。

具有圖案陣列結構的柔性ECD層6的圖案是S-形狀圖案。TCO/PDMS作為正負電極。

進一步的，所述導電石墨類薄膜凸點微結構PDMS基片中石墨類為石墨烯、單壁、多壁導電碳納米管中的一種。

進一步的，所述TCO(透明導電氧化物)為ITO、AZO、FTO中的一種。