[發(fā)明專利]柔性應(yīng)變傳感器及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011111804.0
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112318868A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮雪;傅棋琪;陳穎
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江清華柔性電子技術(shù)研究院;清華大學
• 主分類號: B29C64/106
• 分類號: B29C64/106;B29C64/20;B29C64/314;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y40/10;G01B7/16
• 代理公司: 杭州華進聯(lián)浙知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33250
• 代理人: 王婷婷

1.一種柔性應(yīng)變傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

提供第一功能填料、第一高分子材料以及助團聚介質(zhì)，將所述第一功能填料和所述第一高分子材料添加至所述助團聚介質(zhì)中，形成第一混合溶液；

提供第二功能填料、第二高分子材料以及助分散介質(zhì)，將所述第二功能填料和所述第二高分子材料添加至所述助分散介質(zhì)中，形成第二混合溶液；

提供基材，通過3D打印對所述第一混合溶液、所述第二混合溶液分別進行打印及固化處理，使所述第一混合溶液于所述基材的表面形成第一功能部，所述第二混合溶液于所述基材的表面形成第二功能部，所述第一功能部與所述第二功能部的界面連接處形成連接部，制得所述柔性應(yīng)變傳感器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性應(yīng)變傳感器的制備方法，其特征在于，所述柔性應(yīng)變傳感器的斷裂伸長率大于等于100％，應(yīng)變敏感系數(shù)為10-20。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性應(yīng)變傳感器的制備方法，其特征在于，所述第一功能填料與所述第二功能填料的成分相同，且在應(yīng)變信號的振動頻率為0-1MHz時，所述連接部的交流阻抗小于直流電阻值的0.5％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性應(yīng)變傳感器的制備方法，其特征在于，所述第一高分子材料與所述第二高分子材料的成分相同，且所述連接部的楊氏模量大于等于100MPa。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性應(yīng)變傳感器的制備方法，其特征在于，所述助團聚介質(zhì)包括苯、甲苯、二甲苯、四氫呋喃、氯仿、二甲亞砜中的至少一種；

及/或，所述助分散介質(zhì)包括聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基胺、曲拉通、烷基纖維素、聚丙烯酸中的至少一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性應(yīng)變傳感器的制備方法，其特征在于，所述第一功能填料包括銀納米線、銅納米線、石墨烯、炭黑中至少一種；

及/或，所述第二功能填料包括銀納米線、銅納米線、石墨烯、炭黑中至少一種；

及/或，所述第一高分子材料包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚二甲基硅氧烷、共聚酯(Ecoflex)中的至少一種；

及/或，所述第二高分子材料包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚二甲基硅氧烷、共聚酯(Ecoflex)中的至少一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性應(yīng)變傳感器的制備方法，其特征在于，所述第一功能填料在所述第一功能部中的質(zhì)量分數(shù)為5％-35％；

及/或，所述第二功能填料在所述第二功能部中的質(zhì)量分數(shù)為1％-60％。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性應(yīng)變傳感器的制備方法，其特征在于，所述將所述第一功能填料和所述第一高分子材料添加至所述助團聚介質(zhì)中，形成第一混合溶液的步驟中，通過非介入式均質(zhì)機進行第一分散。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性應(yīng)變傳感器的制備方法，其特征在于，所述將所述第二功能填料和所述第二高分子材料添加至所述助分散介質(zhì)中，形成第二混合溶液的步驟中，通過三輥均質(zhì)機進行第二分散。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性應(yīng)變傳感器的制備方法，其特征在于，所述3D打印的壓力值為5psi-15psi；

及/或，所述固化處理包括加熱處理，所述加熱處理的溫度為40℃-80℃。

11.一種如權(quán)利要求1-10任一項所述的制備方法得到的柔性應(yīng)變傳感器，其特征在于，所述柔性應(yīng)變傳感器包括第一功能部、第二功能部以及連接部，所述連接部設(shè)置于所述第一功能部與所述第二功能部之間。