[發明專利]一種柔性電子皮膚及其制備方法

在審

• 申請號: 202011077357.1
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112226899A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 李璐;李穎;閆興武;石一非;柏棟予
• 申請（專利權）人: 重慶文理學院
• 主分類號: D04H1/4291
• 分類號: D04H1/4291;D04H1/732;D04H1/4391;D06M11/83;D06M11/74;D06M101/20
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所(普通合伙) 31251
• 代理人: 郭桂峰

本發明公開了一種柔性電子皮膚及其制備方法，屬于柔性傳感器技術領域。該柔性電子皮膚由納米纖維膜、不完全覆蓋在納米纖維膜表面的導電涂層組成，導電涂層以閉合的線型或/和不閉合的線型負載在納米纖維膜表面，納米纖維膜為具備多孔結構的彈性聚烯烴共聚物納米纖維膜。本發明設計的電子皮膚在保證其自身優異的拉力/壓力傳感性能的基礎上，由于聚烯烴納米纖維膜特有的三維多孔結構、彈性及紅外透過性能，以及導電涂層未完全覆蓋的設計方式，保證了由其制備所得的電子皮膚具備良好的柔韌性、透氣、透濕及熱調節性能。

技術領域

本發明涉及一種柔性電子皮膚，屬于柔性傳感器技術領域，具體地涉及一種具有透氣、透濕及熱調節性能的柔性電子皮膚及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著科技的飛速發展，電子科學與技術與醫學領域交叉融合誕生出了一種有望替換人體皮膚的新型傳感器-電子皮膚，從科學的角度來將，電子皮膚就是一種新型可穿戴仿生觸覺傳感器，它能夠實現人類觸覺感知功能的人造柔性電子器件。

現有的柔性電子皮膚基底大多數采用PDMS薄膜，如中國發明專利申請(申請公布號：CN108078543A，申請公布日：2018-05-29)公開了一種高靈敏度電子皮膚的制備方法，該電子皮膚具有聚乙烯醇-銀納米線/石墨烯-PDMS三明治結構，通過噴涂的方式在PET基材的表面形成一層相互交疊堆積的銀納米線導電網絡，之后再在銀納米線網絡上均勻噴涂分散一層由大片石墨烯和小片石墨烯混合的石墨烯，這些石墨烯沉積在銀納米線網絡之間或聯通相鄰的銀納米線，進一步增強導電網絡的導電性能，之后，使用旋涂的方式在上述導電網絡表面旋涂一層聚乙烯醇溶液作為電子皮膚的基體，最后，待聚乙烯醇干燥后，將復合膜從PET薄膜上分離開，將該復合膜轉移到烘箱中，翻轉表面，在與PET接觸的一面蒸鍍一層PDMS薄膜，這樣就得到了一種三明治結構的電子皮膚。

又如中國發明專利申請(申請公布號：CN107778480A，申請公布日：2018-03-09)公開了一種柔性電子皮膚傳感器及其制備方法，其中，柔性電子皮膚傳感器包括若干壓力傳感單元；壓力傳感單元由兩片柔性且可伸縮的超薄PDMS膜、分別貼附于兩片超薄PDMS膜之間的兩片電極，以及設置于兩片電極之間的復合壓力傳感器膜組成；復合壓力傳感膜由若干聚苯胺中空納米球和用于連接相鄰聚苯胺中空納米球的多壁碳納米管組成，各壓力傳感單元利用等離子體處理機，并采用電極像素處理以形成呈設定面積的傳感列陣。

其中，上述兩件申請的柔性電子皮膚的基底為PDMS薄膜，而PDMS薄膜存在透氣、透濕及熱調節性能差的問題。

再如中國發明專利申請(申請公布號：CN107913067A，申請公布日：2018-04-17)公開了一種基于天然纖維素納米纖維的電子皮膚及其制備方法，通過采用抽濾或靜電吸附法將碳納米管、石墨烯、銀納米線等導電納米材料固定在細菌纖維素(BC)納米纖維膜上賦予纖維膜導電特性；將作為介電層的聚乙烯薄膜置于兩片厚度均一的導電BC納米纖維膜中間構成微型可拉伸、可壓縮電容器，即制備得到基于天然纖維素納米纖維的電子皮膚。本申請的優點是為尋找替換合成高聚物的生物相容性更好的電子皮膚提供了技術支持，缺點是天然纖維素納米纖維膜在表面吸附導電納米材料以后，其透氣、透濕及熱調節性能大大降低，同時該申請的制備工序復雜，不利于產業化。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種工藝簡單、成本低廉、適宜工業化生產的具有透氣、透濕及熱調節性能的柔性電子皮膚及其制備方法。

為實現上述目的，本發明公開了一種具有透氣、透濕及熱調節性能的柔性電子皮膚，它由納米纖維膜、負載在所述納米纖維膜表面的具備特定形狀的導電涂層組成，所述導電涂層以不完全覆蓋所述納米纖維膜表面的方式設置在所述納米纖維膜的表面，所述納米纖維膜為具備多孔結構的彈性聚烯烴共聚物納米纖維膜。

進一步地，所述特定形狀由閉合的線型或/和不閉合的線型組成。

進一步地，所述特定形狀由閉合的線型組成。