[發明專利]紙基壓力傳感器、制備方法及納米纖維素紙和壓敏傳感件

在審

• 申請號: 202011350248.2
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112362202A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 朱華楊;陳挺;張俊
• 申請（專利權）人: 廣東彩樂智能包裝科技有限公司
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18;G01L9/06;D21H11/12;D21H11/18;D21H17/07;D21H17/67;D21H19/14
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 盧澤明

1.一種紙基壓力傳感器，其特征在于，包括有柔性外包層，所述柔性外包層是納米纖維素紙，其內具有納米銀叉指電極和壓敏傳感件，所述納米銀叉指電極印刷在柔性外包層的內表面上，所述壓敏傳感件位于納米銀叉指電極的上方，并與納米銀叉指電極的表面連接。

2.根據權利要求2所述的紙基壓力傳感器，其特征在于，所述納米纖維素紙由NaOH、尿素、H₂O和纖維漿制成，且所述NaOH、尿素、H₂O的質量比為7:12:81。

3.根據權利要求1或2所述的紙基壓力傳感器，其特征在于，所述壓敏傳感件是石墨烯/納米銀線氣凝膠，具有多孔結構和粗糙表面，由石墨烯/納米銀線復合材料、納米纖維素懸浮液、聚乙烯醇和聚乙二醇、去離子水制成。

4.根據權利要求1或2所述的紙基壓力傳感器，其特征在于，所述納米銀叉指電極是采用納米銀導電油墨印刷而成，每個納米銀叉指電極具有5～10個指狀電極，每個所述指狀電極寬度為0.3～1.0mm，相鄰兩個指狀電極的間距為1.0～3.0mm，而且所述納米銀叉指電極的末端固定有導電銅箔帶。

5.根據權利要求1或2所述的紙基壓力傳感器，其特征在于，所述柔性外包層的外表面具有封裝層。

6.一種權利要求1-5中任一所述的紙基壓力傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

a1.制備納米纖維素紙，首先將NaOH、尿素、H₂O混合溶液預先冷凍至-18℃～-5℃，然后將棉短絨纖維漿放入上述冷凍溶液中，在室溫下攪拌制得粘性溶液，接著將粘性溶液進行離心處理，獲得含有納米纖維素的透明上層溶液，再然后將透明上層溶液涂在玻璃板上，形成一層纖維素濕膜，再接著將涂有纖維素濕膜的玻璃板立即浸入5wt％H₂SO₄溶液中凝固后，取出放入去離子水中浸泡，最后在室溫下干燥，得到透明的納米纖維素紙；

a2.印刷納米銀叉指電極，首先在納米纖維素紙的內表面采用納米銀導電油墨印刷叉指電極，然后將印刷后的納米纖維素紙放入干燥箱中進行干燥，形成連續的電極圖案，最后將導電銅箔帶固定在叉指電極的末端；

a3.制備壓敏傳感件，首先將納米纖維素懸浮液、聚乙烯醇和聚乙二醇加入去離子水中溶解，制混合溶液；然后將石墨烯/納米銀線復合材料加入混合溶液中，充分攪勻后靜置、除去混合液中的氣泡；接著將混合溶液倒入模板中凍融循環若干次，形成水凝膠，再將凍融后的水凝膠浸入去離子水中；最后將浸泡好的水凝膠置于冷凍、真空干燥，制得石墨烯/納米銀線氣凝膠；

a4.器件封裝，首先將石墨烯/納米銀線氣凝膠放在納米銀叉指電極的中心上方，然后在納米纖維素紙空白部分涂布改性疏水PVA膠黏劑，并在合適壓力作用下使用步驟a1中納米纖維素紙包封，制得紙基壓力傳感器。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，在執行步驟a4后采用NCP膠粘劑對包封的納米纖維素紙的表面進行封裝。

8.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟a1中所述離心轉速為8000～12000rpm，離心時間為5～20分鐘，所述纖維素濕膜的厚度為0.3～0.6mm，在5wt％H₂SO₄溶液浸入時間為15～30分鐘；步驟a3中將凍融后的水凝膠浸入去離子水中的浸入時間為3～6h，所述“將浸泡好的水凝膠置于冷凍、真空干燥”具體為：將浸泡好的水凝膠置于冷凍干燥箱中冷凍24h，待完全冷凍后從冷阱中取出放入真空干燥室中真空干燥。

9.一種納米纖維素紙，其特征在于，由NaOH、尿素、H₂O和纖維漿制成，且所述NaOH、尿素、H₂O的質量比為7:12:81。

10.一種壓敏傳感件，其特征在于，是石墨烯/納米銀線氣凝膠，具有多孔結構和粗糙表面，由石墨烯/納米銀線復合材料、納米纖維素懸浮液、聚乙烯醇和聚乙二醇、去離子水制成。