[發明專利]一種柔性、可透氣性傳感器的制備方法

在審

• 申請號: 202011074281.7
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112255280A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 廖建軍;林仕偉
• 申請（專利權）人: 海南大學
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 北京中仟知識產權代理事務所(普通合伙) 11825
• 代理人: 田江飛

本發明公開了一種柔性、可透氣性傳感器的制備方法。本發明中，為克服現有PDMS基底柔性傳感器不透氣性的問題，本發明提出將PDMS、PI粉體、碳酸氫銨(NH4HCO3)按比例混合均勻，通過在加熱固化PDMS成型過程中，碳酸氫銨的受熱分解，釋放大量氣體(CO2、NH3、H2O)得到多孔、透氣的PDMS彈性體，在此基礎上，采用激光直寫技術光刻所需電極圖案。此外，通過調節PDMS、PI粉體、碳酸氫銨(NH4HCO3)之間的比例關系，用戶可以方便地獲得柔韌性好、透氣性好的PDMS基底柔性傳感器，方便用戶長時間佩戴，解決由不透氣性引起的皮癥、悶熱、炎癥等問題。

技術領域

本發明屬于傳感器制備技術領域，具體為一種柔性、可透氣性傳感器的制備方法。

背景技術

隨著智能終端的普及,可穿戴電子設備呈現出巨大的市場前景。人體汗液中含有生理上和新陳代謝上的豐富信息，通過檢測分析人體汗液，能夠洞悉使用者的健康狀態。因此，可穿戴式汗液傳感器在疾病診斷、體內藥物量的檢測和人體競技能力評估等方面越來越受到醫學界的重視。然而目前可穿戴傳感技術往往基于剛性基底，傳感器需要嵌入到剛性封裝中，與柔性的人體存在機械上的不匹配，影響了用戶體驗和測量結果。人體長時間佩戴時，由于傳感器貼片不透氣，往往會引起用戶不適，導致皮癥、悶熱、炎癥的現象。因此，開發與人體皮膚貼合度好，透氣性好，可重復拉伸、彎曲的柔性傳感器具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于：為了解決上述提出的問題，提供一種柔性、可透氣性傳感器的制備方法。

本發明采用的技術方案如下：一種柔性、可透氣性傳感器的制備方法,所述柔性、可透氣性傳感器的制備方法在制備時需要用到以下器械和原料：PDMS聚合物粉末、聚酰亞胺粉末(PI)、碳酸氫銨(NH4HCO3)粉末、基材和固化劑、剛玉坩堝一個、玻璃棒一個、真空干燥箱一臺、培養皿一個、攪拌混合皿一個、生物組織切片機一臺、激光雕刻機一臺、氣體抽吸機一臺、清洗烘干裝置一臺、電子計量秤一臺。

在一優選的實施方式中，所述柔性、可透氣性傳感器的制備方法包括以下步驟：

S1:取來攪拌混合皿一個，對攪拌混合皿的內部進行清洗烘干之后，向攪拌混合皿的內部加入PDMS聚合物粉末，之后再加入基材和固化劑，取來玻璃棒對加入了基材和固化劑的混合物進行攪拌；

S2:取來剛玉坩堝一個，對剛玉坩堝的內部進行清洗烘干之后，向剛玉坩堝的內部加入碳酸氫銨粉體，并同時取來玻璃棒對碳酸氫銨粉進行研磨，細化晶粒尺寸；

S3:取來培養皿一個，對培養皿的內部進行清洗烘干之后，取來電子計量秤一臺，并稱取質量比為2:1:1的PDMS、PI粉體、碳酸氫銨混合粉末，并將混合粉末倒入培養皿容器中，用玻璃棒攪拌均勻，放入真空干燥箱中真空處理10-20分鐘，待氣泡消失后取出；

S4:將步驟S3中氣泡消失的培養皿放入鼓風干燥箱中，并打開鼓風干燥箱的開關，調整鼓風干燥箱的內部溫度在120-140℃溫度下加熱1-2小時，此時，培養皿中的聚合物高溫聚合時，碳酸氫銨受熱分解，釋放出大量氣體(CO2、NH3、H2O),氣體擴散導致形成空洞，得到多孔、透氣的PDMS彈性體；

S5:取來生物組織切片機，并將步驟S4中得到的PDMS混合物彈性體放入生物組織切片機的切片操作臺上，之后調整好生物組織切片機的切片厚度；

S6:對步驟S5中，固定調整好的PDMS混合物彈性體進行切片操作，切片結束之后得到厚度約50-100微米的PDMS彈性體；

S7:取下步驟S6中切片完成的PDMS彈性體，將厚度約50-100微米的PDMS彈性體放入激光雕刻機中，并導入之前已經設計好的電極圖案文件；

S8:開啟激光雕刻機的設備，利用激光的高能量在PDMS彈性體表面刻蝕出電極圖案，得到柔性PDMS基底傳感器；