[發(fā)明專利]一種柔性可拉伸傳感器及其制備方法和應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2019-09-09
• 公開（公告）號: CN110702147A
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁建寧;周小雙;袁寧一;徐江;徐修祝;程廣貴
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: G01D5/24
• 分類號: G01D5/24;G01L1/14;G01P13/00
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本發(fā)明屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種柔性可拉伸傳感器及其制備方法和應(yīng)用。傳感器包括介電層，以及與所述介電層兩面緊密貼合的碳納米管薄膜，兩面所述碳納米管薄膜分別與相應(yīng)的導(dǎo)電膜相連，所述導(dǎo)電膜分別連接到測量線上；所述介電層，包括柔性基體，所述柔性基體兩面均附有膠粘劑，所述介電層上下表面為波浪形結(jié)構(gòu)。同時本發(fā)明還提供了該柔性可拉伸傳感器的制備方法及其應(yīng)用。本發(fā)明的一種柔性可拉伸傳感器具有良好的柔性和可拉伸性能，制程簡單，對外界刺激較為敏感，有良好的循環(huán)穩(wěn)定性，可重復(fù)多次使用；一般用于柔性機器人或電子皮膚檢測人體運動狀態(tài)等。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種柔性可拉伸傳感器及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

柔性可穿戴電子產(chǎn)品應(yīng)用于可穿戴人體健康監(jiān)測和護理系統(tǒng)中，具有監(jiān)測人體運動以及疾病預(yù)防的功能，因而受到越來越多的關(guān)注。碳納米管具有良好的導(dǎo)電性，極大的縱橫比，出色的柔韌性，重量輕，化學(xué)和熱穩(wěn)定性高等優(yōu)點，并且隨著碳納米管的功能化以及大規(guī)模生產(chǎn)使它們成為柔性可穿戴電子產(chǎn)品的有力候選材料。為了進一步提高碳納米管(Carbon NanoTube，簡稱CNT)在可穿戴應(yīng)變傳感器的應(yīng)用效果，研究人員研發(fā)了具有各種形式的CNT,例如有序的CNT陣列，CNT纖維和CNT薄膜。

目前研究的柔性可拉伸傳感器對外界刺激不敏感，而且柔性傳感器制備流程復(fù)雜，例如硅基半導(dǎo)體型的電容壓力傳感器，大多基于光刻技術(shù)，存在柔性差，制造流程復(fù)雜和要求嚴格，成本較高等缺點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的柔性差，對外界刺激不敏感的問題，提供一種柔性可拉伸傳感器，具有良好的柔性和可拉伸性能，制程簡單，對外界刺激較為敏感，同時提供了該傳感器的制備方法和應(yīng)用。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種柔性可拉伸傳感器，其包括介電層，以及與所述介電層兩面緊密貼合的碳納米管薄膜，兩面所述碳納米管薄膜分別與相應(yīng)的導(dǎo)電膜相連，所述導(dǎo)電膜分別連接到測量線上；所述介電層，包括柔性基體，所述柔性基體兩面均附有膠粘劑，所述介電層上下表面為波浪形結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述介電層為VHB雙面膠帶，所述碳納米管薄膜為多壁碳納米管薄膜。VHB雙面膠帶自帶有膠粘劑，碳納米管薄膜直接貼合在VHB雙面膠帶上，節(jié)省制作流程，提高效率，多壁碳納米管薄膜，具有大的比表面積，良好的有韌性和導(dǎo)電性，而且制備多壁碳納米管薄膜的制程簡單。

進一步的，兩根所述測量線位于所述介電層的同一面上，其中一根測量線通過轉(zhuǎn)換膜和若干導(dǎo)體柱與所述介電層另一面的所述導(dǎo)電膜相連，所述導(dǎo)體柱穿過所述介電層，另一根測量線直接與所述測量線同一面的所述導(dǎo)電膜相連；兩根所述測量線位于所述介電層同側(cè)或兩側(cè)，當位于所述介電層同側(cè)時，兩根所述測量線所在介電層的面上的導(dǎo)電膜、轉(zhuǎn)換膜和導(dǎo)體柱位于碳納米管薄膜同一側(cè)；當位于所述介電層兩側(cè)時，兩根所述測量線所在介電層的面上的導(dǎo)電膜和轉(zhuǎn)換膜、導(dǎo)體柱位于碳納米管薄膜的兩側(cè)；轉(zhuǎn)換膜和導(dǎo)體柱不與介電層的同一面上的導(dǎo)電膜、碳納米管薄膜接觸。

進一步的，兩根所述測量線分別位于所述介電層的兩個面上，兩根所述測量線位于所述介電層同側(cè)或兩側(cè)。

與兩面碳納米管薄膜分別電性相連的兩根測量線位于介電層的同一側(cè)，防止柔性可拉伸傳感器在粘貼時測量線影響測量精度，同時兩根測量線位于介電層的同一側(cè)，便于測量線與外部電路的連接操作。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電膜、所述轉(zhuǎn)換膜和所述導(dǎo)體柱均由導(dǎo)電銀漿制成。導(dǎo)電銀漿具有良好的導(dǎo)電性，良好的柔韌性，而且由導(dǎo)電銀漿制成導(dǎo)電膜、轉(zhuǎn)換膜和導(dǎo)體柱，操作工藝簡單。

進一步的，還包括絕緣保護膜，所述絕緣保護膜覆蓋在所述碳納米管薄膜和所述導(dǎo)電膜的上面。絕緣保護膜覆蓋在碳納米管薄膜和導(dǎo)電膜上，一方面用于保護碳納米管薄膜和導(dǎo)電膜，防止損傷，另一方面具有絕緣作用，防止潮氣和水等對碳納米管薄膜和導(dǎo)電膜造成絕緣問題。