[發明專利]一種效果可視化的仿生超敏應變傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 202010122016.5
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN111307107B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 張俊秋;孫濤;韓志武;侯濤;牛士超;穆正知;劉林鵬;孟憲存;張昌超;陳豫;秦曉靜;王大凱;劉慶萍
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01B21/32
• 分類號: G01B21/32
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 齊勝杰

1.一種效果可視化的仿生超敏應變傳感器的制備方法，其特征在于，包括：

S1：制作具有規則排布圓柱結構的第一模板；

S2：將至少三種熱變色顏料與聚二甲基硅氧烷PDMS的預聚物按照質量比為1：2的比例進行混合，加入固化劑得到柔性熱變色復合物；

S3：將所述柔性熱變色復合物涂覆在所述第一模板上并進行固化，從所述第一模板上剝離得到熱致變色層；

S4：制備表面具有裂縫反結構的第二模板，將柔性材料涂覆在所述第二模板上并進行固化，從所述第二模板上剝離得到裂縫結構層，且在裂縫結構層因剝離露出的上表面形成規則有序的裂縫陣列結構；

S5：采用濺射工藝在裂縫結構層的上表面沉積金屬層，形成導電功能層；

S6：將步驟S3得到的所述熱致變色層和步驟S5得到的沉積有導電功能層的裂縫結構層利用硅烷偶聯劑連接，得到效果可視化的仿生超敏應變傳感器。

2.如權利要求1所述的效果可視化的仿生超敏應變傳感器的制備方法，其特征在于，步驟S1包括：

利用激光打標機或光刻技術在金屬片的表面形成規則排布的圓柱結構，得到第一模板，圓柱的直徑為150～200μm，圓柱的間距為50～100μm。

3.如權利要求1所述的效果可視化的仿生超敏應變傳感器的制備方法，其特征在于，步驟S2包括：

S21：取22℃、31℃、33℃、45℃溫度的四種熱變色顏料；

S22：將所述四種熱變色顏料與PDMS的預聚物按照質量比為1：2的比例進行混合；

S23：在步驟S22中的混合物按照質量比為10：1的比例加入固化劑進行混合，得到所述柔性熱變色復合物。

4.如權利要求1所述的效果可視化的仿生超敏應變傳感器的制備方法，其特征在于，步驟S3包括：

S31：將所述柔性熱變色復合物涂覆在所述第一模板上，在0.1個大氣壓下進行真空干燥；

S32：對步驟S31真空干燥后的柔性熱變色復合物在120℃下加熱2小時進行固化；

S33：將固化后的薄膜從所述第一模板上剝離，得到具有三維孔洞結構的所述熱致變色層。

5.如權利要求1所述的效果可視化的仿生超敏應變傳感器的制備方法，其特征在于，步驟S4包括：

S41：利用離子聚焦術在金屬片表面切割出規則的裂縫結構，其中裂縫的寬度為2～5μm，裂縫的間隔為10～15μm，裂縫的深度為3～4μm；

S42：利用環氧樹脂AB膠的A、B兩組份按照質量比為3:1的比例均勻混合，并進行真空干燥；

S43：將混合并真空干燥后的環氧樹脂AB膠涂覆在預制模板的表面，并在60℃下加熱2小時固化，制備表面具有裂縫反結構薄膜的第二模板，薄膜的厚度為500μm；

S44：將PDMS的預聚物與固化劑按照質量比為10：1的比例進行混合，并進行真空干燥，得到柔性材料；

S45：將所述柔性材料涂覆在所述第二模板的表面，并在80℃下加熱2小時固化，制備表面具有裂縫結構的PDMS薄膜，薄膜的厚度為400μm；

S46：將所述PDMS薄膜從所述第二模板上剝離，得到所述裂縫結構層，裂縫結構層因剝離露出的上表面形成有規則有序的裂縫陣列結構。

6.如權利要求1所述的效果可視化的仿生超敏應變傳感器的制備方法，其特征在于，步驟S6包括：

S61：在所述熱致變色層的下表面均勻涂覆硅烷偶聯劑，壓在所述沉積有導電功能層的裂縫結構層的上表面，得到壓合結構；

S62：將所述壓合結構在120℃下固化1小時，得到仿生超敏應變傳感器。