[發(fā)明專利]復合導電材料、應變傳感器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010859634.8
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112097631B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設計）人: 趙維巍;馮鵬棟
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學（深圳）
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16;C23C14/04;C23C14/34
• 代理公司: 深圳中一聯(lián)合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 郝文婷

1.一種應變傳感器，其特征在于，所述應變傳感器包括柔性基底層、應變過渡層和導電層，沿所述柔性基底層至所述導電層的方向，所述柔性基底層、所述應變過渡層和所述導電層依次層疊設置；其中，所述導電層包括導電體，形成所述導電體的材料包括復合導電材料；

其中，所述復合導電材料包括如下按照重量百分數(shù)計的組分：

離子液體 1%-10%；

導電填料 7.9%-22%；

余量為硅橡膠；

其中，所述應變過渡層開設有鏤空分形圖案；

所述應變過渡層的厚度為0.05mm-0.6mm；所述柔性基底層的厚度為0.2mm-0.6mm；

形成所述應變過渡層的材料包括硅橡膠；其中，在所述柔性基底層和導電層之間設置所述應變過渡層，具有耗散應變的效果，且所述應變過渡層的結構使所述應變傳感器的拉伸應變性能上升至960%。

2.根據(jù)權利要求1所述的應變傳感器，其特征在于，所述導電層的厚度為0.1mm-1mm；和/或

所述導電體的厚度為0.1mm-0.9mm；和/或

形成所述柔性基底層的材料包括硅橡膠。

3.根據(jù)權利要求1所述的應變傳感器，其特征在于，所述導電層還包括導電納米材料層和離子濺射膜層，沿所述應變過渡層至所述導電層的方向，所述導電體、所述導電納米材料層和所述離子濺射膜層依次層疊設置。

4.根據(jù)權利要求3所述的應變傳感器，其特征在于，所述導電納米材料層的厚度為1μm-100μm；和/或

所述離子濺射膜層的厚度為1nm-10nm；和/或

形成所述導電納米材料層的材料選自金屬導電納米材料、碳納米材料中的至少一種。

5.根據(jù)權利要求1-4任一項所述的應變傳感器，其特征在于，所述導電層開設有鏤空分形圖案。

6.一種如權利要求1-5任一項所述的應變傳感器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

分別制備柔性基底層、應變過渡層、導電層；所述導電層包括導電體，形成所述導電體的材料包括復合導電材料；

沿所述柔性基底層至所述導電層的方向，將所述柔性基底層、所述應變過渡層和所述導電層依次疊加組裝，得到應變傳感器；

其中，所述復合導電材料包括如下按照重量百分數(shù)計的組分：

離子液體 1%-10%；

導電填料 7.9%-22%；

余量為硅橡膠。

7.根據(jù)權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括將所述應變過渡層開設鏤空分形圖案的步驟，包括：

提供第一掩模板，所述第一掩模板上設置有第一鏤空分形圖案；

取所述第一掩模板置于所述柔性基底層的表面，將用于形成應變過渡層的材料填充到所述第一鏤空分形圖案中，經(jīng)固化處理，得到開設有鏤空分形圖案的應變過渡層；

和/或

所述制備方法還包括將所述導電層開設鏤空分形圖案的步驟，包括：

提供第二掩膜板，所述第二掩膜板上設置有第二鏤空分形圖案；

取所述第二掩模板置于所述應變過渡層上，將所述復合導電材料填充到所述第二鏤空分形圖案中；

在所述第二掩模板的表面涂覆導電納米材料的分散液，經(jīng)固化處理，移除所述第二掩模板，得到開設有鏤空分形圖案的導電體和導電納米材料層；

在所述導電納米材料層表面進行離子濺射鍍膜處理，得到離子濺射膜。

8.根據(jù)權利要求7所述的制備方法，其特征在于，在所述導電納米材料層表面進行離子濺射鍍膜處理的步驟中，所述離子濺射鍍膜處理的方法包括：提供第三掩模板遮擋所述應變過渡層和所述柔性基底層，然后在離子濺射裝置中，以1mA-10mA的電流在所述導電納米材料層表面進行鍍膜，所述鍍膜的時間為5s-30s，濺射次數(shù)為2-10次；其中，所述第三掩模板上設置有第三鏤空分形圖案，且所述第三鏤空分形圖案與所述第二鏤空分形圖案一致；和/或

所述第一掩模板的厚度為0.05mm-0.6mm；和/或

所述第二掩模板的厚度為0.1mm-0.9mm；和/或

所述固化處理的溫度為15℃-200℃，所述固化處理的時間為1min-24h。