[發明專利]傳感器及其制備方法，以及傳感器的使用方法

有效

• 申請號: 201910883422.0
• 申請日: 2019-09-18
• 公開（公告）號: CN112111071B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 劉鍇;丁翰元
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08F220/06;C08F222/38;C08F220/56;C08F228/02;C08F212/14;C08F230/02;C08F2/48;C08K3/08;G01L1/16;G01L9/08
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 張利杰

一種傳感器的制備方法，其包括以下步驟：將高分子單體、交聯劑、光引發劑和一價銀離子鹽設置在水中，得到一混合溶液；將所述混合溶液放入一模具中，該模具具有相對的第一內表面和第二內表面，所述第一內表面和第二內表面的表面粗糙度不相同；利用紫外光照射放入所述模具中的混合溶液，得到一水凝膠復合物，所述水凝膠復合物具有相對的第一表面和第二表面，并且所述第一表面和第二表面的表面粗糙度不相同；將所述水凝膠復合物與所述模具分離；以及使所述第一表面與一第一電極接觸，使所述第二表面與一第二電極接觸。本發明還涉及利用所述制備方法所制備的傳感器，以及該傳感器的使用方法。

技術領域

本發明涉及柔性壓力傳感技術領域，尤其涉及一種傳感器及其制備方法，以及傳感器的使用方法。

背景技術

近來人們對實時健康監測、可穿戴顯示、仿生假肢和類人機器人技術的需求與日俱增。其中，柔性壓力傳感技術得到電子學、力學、材料科學、機器人和生物工程等領域研究者的高度關注。在目前研究當中，與柔性拉伸傳感器相比，柔性壓力傳感器的靈敏度低，但是它感受力的方式和皮膚類似，在人工智能應用、移動監護和遠程醫療診斷等領域扮演重要角色。

柔性壓力傳感器一般包括導體和彈性體，當按壓該彈性體時，所述柔性壓力傳感器的電信號發生改變。然而，所述柔性壓力傳感器要求較大的壓強施加在彈性體上，因此，所述柔性壓力傳感器具有較低的感應性能和靈敏度。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一種具有較高靈敏度的傳感器及其制備方法，以及該傳感器的使用方法。

一種傳感器的制備方法，其包括以下步驟：將高分子單體、交聯劑、光引發劑和一價銀離子鹽設置在水中，得到一混合溶液；將所述混合溶液放入一模具中，該模具具有相對的第一內表面和第二內表面，所述第一內表面和第二內表面的表面粗糙度不相同；利用紫外光照射放入所述模具中的混合溶液，得到一水凝膠復合物，所述水凝膠復合物具有相對的第一表面和第二表面，并且所述第一表面和第二表面的表面粗糙度不相同；將所述水凝膠復合物與所述模具分離；以及使所述第一表面與一第一電極接觸，使所述第二表面與一第二電極接觸。

一種傳感器，其包括一彈性體、一第一電極和一第二電極，所述彈性體為一水凝膠復合物，該水凝膠復合物包括一水凝膠和多個分布在所述水凝膠中的一價銀離子，所述水凝膠復合物具有表面粗糙度不相同且相對設置的一第一表面和一第二表面，所述第一電極與所述第一表面接觸，所述第二電極與所述第二表面接觸。

一種傳感器的使用方法，其包括以下步驟：提供一傳感器，該傳感器包括一水凝膠復合物、一第一電極和一第二電極，該水凝膠復合物包括一水凝膠和多個分布在所述水凝膠中的一價銀離子，所述水凝膠復合物具有相對設置的一第一表面和一第二表面，并且所述第一表面的表面粗糙度小于所述第二表面的表面粗糙度，所述第一電極與所述第一表面接觸，所述第二電極與所述第二表面接觸；將所述第一電極與一外電源的正極電連接，并且將所述第二電極與所述外電源的負極電連接；所述傳感器工作一段時間后，所述水凝膠復合物上形成一銀沉淀物；以及通過去除所述銀沉淀物或填充一價銀離子來提高所述傳感器的靈敏度。

與現有技術相比，本發明提供的水凝膠復合物具有表面粗糙度不相同的第一表面和第二表面，當第一表面、第二表面與外電源電連接組成傳感器時，該傳感器具有較高的靈敏度，在0-75Pa的范圍內靈敏度可達56kPa^-1，在75Pa-1500Pa范圍內的靈敏度可達171kPa^-1；所述傳感器可檢測低至0.1Pa的重物，并且所述傳感器的工作電壓小，可以僅為20mV。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的水凝膠復合物的制備方法的流程圖。

圖2為本發明實施例提供的模具的結構示意圖。

圖3為本發明實施例提供的水凝膠復合物的結構示意圖。

圖4為本發明實施例提供的水凝膠復合物的環境掃描電子顯微鏡(ESEM)照片。