[發(fā)明專利]柔性應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 |
| 地址： | 314051 浙江省嘉興*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 柔性 應變 傳感器 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明提供一種柔性應變傳感器及其制備方法，該制備方法包括：制備具有不同分散形態(tài)的第一混合溶液及第二混合溶液，通過3D打印及固化處理制得柔性應變傳感器。該制備方法能夠?qū)崿F(xiàn)柔性應變傳感器的共形集成及精準可靠的監(jiān)測，通過調(diào)節(jié)第一功能填料和第二功能填料的分散形態(tài)以使柔性應變傳感器的功能特性實現(xiàn)較大幅度的調(diào)節(jié)，從而具備多功能特性，連接部具有較好的抗拉伸性，保證柔性應變傳感器在拉伸變形下的可靠性。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及柔性電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種柔性應變傳感器及其制備方法。
背景技術(shù)
應變傳感器可以檢測生物體的各種生理活動，包括較大幅度的肢體彎曲移動以及較小幅度的呼吸、吞咽、發(fā)聲時肌肉震動、血壓和眼壓等。應變傳感器能將生理移動或微弱的振動信號轉(zhuǎn)化為電信號，因此可以在臨床診斷、健康評估、健康監(jiān)控、虛擬電子、柔性觸摸屏、柔性電子皮膚，甚至工業(yè)機器人等領(lǐng)域都擁有很大的應用潛力。
基于金屬或半導體等材料的應變傳感器，其柔性和拉伸性受到限制；柔性應變傳感器具備較好的生物相容性、可拉伸性、透明性、可穿戴性及連續(xù)檢測等特點。但是對于涉及較小幅度的應變監(jiān)測，如手指運動、眼瞼運動、吞咽運動的監(jiān)測等，其監(jiān)測部位往往曲面復雜或為整體面積較小的非可展曲面，且傳統(tǒng)的柔性應變傳感器件由于需要集成感應模塊及導電模塊，難以做到共形集成及精準可靠的監(jiān)測。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明提供一種柔性應變傳感器及其制備方法，該制備方法能夠?qū)崿F(xiàn)柔性應變傳感器的共形集成及精準可靠的監(jiān)測。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種柔性應變傳感器的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：
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，制得所述柔性應變傳感器。
在其中一個實施例中，所述柔性應變傳感器的斷裂伸長率大于等于100％，應變敏感系數(shù)為10-20。
在其中一個實施例中，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％。
在其中一個實施例中，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。
在其中一個實施例中，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。
在其中一個實施例中，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。
在其中一個實施例中，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％；
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