[發(fā)明專利]一種超疏水紙基應(yīng)變傳感器及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010106783.7
• 申請(qǐng)日: 2020-02-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111189383B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓志武;劉林鵬;牛士超;張俊秋;侯濤;孫濤;張昌超;孟憲存;劉振寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B7/16
• 分類號(hào): G01B7/16
• 代理公司: 深圳市君勝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44268
• 代理人: 劉芙蓉;王永文

本發(fā)明公開(kāi)一種超疏水紙基應(yīng)變傳感器及其制備方法，所述超疏水紙基應(yīng)變傳感器包括紙基底、凹設(shè)于所述紙基底的具有規(guī)則形狀的溝槽陣列，覆蓋所述溝槽陣列和所述紙基底的金屬導(dǎo)電層，設(shè)于所述金屬導(dǎo)電層兩端的第一電極、第二電極，以及覆蓋所述第一電極、所述第二電極和所述金屬導(dǎo)電層的超疏水導(dǎo)電層；所述超疏水導(dǎo)電層的材料包括二氧化硅、聚二甲基硅氧烷和導(dǎo)電材料。本發(fā)明通過(guò)采用紙基底設(shè)置應(yīng)變傳感器，并在應(yīng)變傳感器的表面用二氧化硅、聚二甲基硅氧烷和導(dǎo)電材料形成超疏水導(dǎo)電層，獲得的超疏水紙基應(yīng)變傳感器在保持柔性、靈敏度高的同時(shí)，具有環(huán)保、超疏水和價(jià)格低廉的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及應(yīng)變傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超疏水紙基應(yīng)變傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著柔性電子的蓬勃發(fā)展，各領(lǐng)域?qū)θ嵝噪娮悠骷?如應(yīng)變傳感器)的性能有越來(lái)越多的要求，其中，最突出的是環(huán)保、低成本以及疏水性。眾所周知，電子垃圾現(xiàn)象造成的環(huán)境污染嚴(yán)重威脅著居民的身體健康，而電子器件中的塑料、金屬等均會(huì)對(duì)人類生存的環(huán)境造成破壞。此外，由于柔性電子的加工技術(shù)尚未像傳統(tǒng)電子那般成熟，所需的制備工藝繁雜，技術(shù)要求高，導(dǎo)致柔性電子的成本高昂，如價(jià)格昂貴的折疊手機(jī)。再者，因在實(shí)際應(yīng)用工況中，經(jīng)常出現(xiàn)電子器件因浸水而發(fā)生短路、器件失效甚至燒毀的現(xiàn)象，所以為了讓電子器件能適應(yīng)某些嚴(yán)苛的使用工況，超疏水成了柔性電子器件中的其中一項(xiàng)集成功能。為解決上述的問(wèn)題，迫切需要開(kāi)發(fā)出具有可降解、低成本、超疏水的紙基柔性傳感器。

目前報(bào)道的大部分紙基傳感器并不具備疏水和超疏水性能，如通過(guò)使用石墨鉛筆在打印紙表面涂覆石墨層的方式制備的柔性傳感器，具有110ms的快速響應(yīng)時(shí)間，536.6的應(yīng)變系數(shù)(GF)和10000次彎曲循環(huán)的高穩(wěn)定性，但是其不具備疏水性；而報(bào)道的紙基超疏水傳感器又存在靈敏度低等缺點(diǎn)，如通過(guò)浸泡超疏水涂層所制備的紙基傳感器具有154°的接觸角，但其僅有7.5的應(yīng)變系數(shù)(GF)及1000次彎曲循環(huán)的穩(wěn)定性。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種超疏水紙基應(yīng)變傳感器及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有柔性應(yīng)變傳感器的疏水差、不環(huán)保或成本高的問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種超疏水紙基應(yīng)變傳感器，其中，包括紙基底、凹設(shè)于所述紙基底的具有規(guī)則形狀的溝槽陣列，覆蓋所述溝槽陣列和所述紙基底的金屬導(dǎo)電層，設(shè)于所述金屬導(dǎo)電層兩端的第一電極、第二電極，以及覆蓋所述第一電極、所述第二電極和所述金屬導(dǎo)電層的超疏水導(dǎo)電層；所述超疏水導(dǎo)電層的材料包括二氧化硅、聚二甲基硅氧烷和導(dǎo)電材料。

一種如上所述的超疏水紙基應(yīng)變傳感器的制備方法，其中，包括步驟：

A、提供紙基底；

B、在所述紙基底的上表面制備具有規(guī)則形狀的溝槽，形成具有規(guī)則形狀的溝槽陣列；

C、在設(shè)置有具有規(guī)則形狀的溝槽陣列的所述紙基底上制備金屬導(dǎo)電層；

D、在所述金屬導(dǎo)電層兩端制備第一電極和第二電極；

E、覆蓋所述第一電極和所述第二電極，在所述金屬導(dǎo)電層上制備超疏水導(dǎo)電層；所述超疏水導(dǎo)電層的材料包括二氧化硅、聚二甲基硅氧烷和導(dǎo)電材料。

有益效果：本發(fā)明通過(guò)采用紙基底設(shè)置應(yīng)變傳感器，并在應(yīng)變傳感器的表面用二氧化硅、聚二甲基硅氧烷和導(dǎo)電材料的混合物設(shè)置超疏水導(dǎo)電層，獲得的超疏水紙基應(yīng)變傳感器在保持柔性、靈敏度高等性能的同時(shí)，具有環(huán)保、超疏水和價(jià)格低廉的特點(diǎn)；有效解決了現(xiàn)有柔性應(yīng)變傳感器的疏水性差、不環(huán)保或成本高的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施方式中，蝎子的縫感受器的SEM圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施方式中，一種超疏水紙基應(yīng)變傳感器的立體結(jié)構(gòu)示意圖。