[發(fā)明專利]一種快速可逆粘附與解粘附的電子皮膚及其制備方法與應用

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• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112932411A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉嵐;陳松;石偉;張廣勇;劉澤林
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 殷妹

1.一種快速可逆粘附與解粘附的電子皮膚，其特征在于，其結(jié)構(gòu)自下而上依次包含：可逆粘接層、支撐層以及功能層，所述可逆粘接層的下表面具有微柱形陣列結(jié)構(gòu)，所述可逆粘接層為形狀記憶聚合物材料，所述支撐層為彈性體材料，所述功能層為導電材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種快速可逆粘附與解粘附的電子皮膚，其特征在于，所述形狀記憶聚合物材料為形狀記憶環(huán)氧樹脂、形狀記憶聚氨酯、形狀記憶聚氨酯丙烯酸酯和形狀記憶液晶彈性體中的至少一種；所述形狀記憶聚合物材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為37～45℃。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種快速可逆粘附與解粘附的電子皮膚，其特征在于，所述可逆粘接層下表面的微柱形陣列的微柱直徑為1～10μm，微柱高度為5～20μm，微柱間距為0.1～10μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種快速可逆粘附與解粘附的電子皮膚，其特征在于，所述彈性體材料為硅橡膠、天然橡膠和熱塑性彈性體中的至少一種；所述導電材料為金屬材料、碳材料和導電高分子材料中的至少一種；所述快速可逆粘附與解粘附的電子皮膚還包括位于功能層上表面的柔性電極。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種快速可逆粘附與解粘附的電子皮膚，其特征在于，所述彈性體材料為熱塑性聚氨酯、天然橡膠和硅橡膠中的至少一種；所述導電材料為納米金、聚氨酯導電銀漿、導電聚吡咯、銀納米線、碳納米管和銀中的至少一種。

6.權(quán)利要求1～5任一項所述一種快速可逆粘附與解粘附的電子皮膚的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將形狀記憶聚合物澆注在具有微柱形凹槽陣列的模具中，真空處理使形狀記憶聚合物填滿凹槽，且形狀記憶聚合物厚度高于凹槽深度；

(2)對步驟(1)的形狀記憶聚合物進行加熱使其發(fā)生表面硬化，將彈性體材料澆注在表面硬化的形狀記憶聚合物層表面；

(3)對步驟(2)所得樣品進一步加熱使形狀記憶聚合物和彈性體材料完全固化，去除模具，得到可逆粘接層與支撐層；

(4)在支撐層表面沉積導電層，得到快速可逆粘附與解粘附的電子皮膚。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種快速可逆粘附與解粘附的電子皮膚的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述加熱的溫度為30～35℃，時間為5～10min；步驟(3)所述加熱的溫度為30～35℃，時間為24～48h。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種快速可逆粘附與解粘附的電子皮膚的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述彈性體材料澆注之前，先通過紫外臭氧或者等離子體對表面硬化的形狀記憶聚合物進行表面處理；

步驟(1)所述微柱形凹槽的直徑為1～10μm之間，深度為5～20μm，微柱形凹槽線密度為0.1～10每微米；所述形狀記憶聚合物厚度高于凹槽深度5～290μm；步驟(3)所述可逆粘接層、支撐層以及步驟(4)所述導電層的厚度分別為10～300μm、100～3000μm和0.1～300μm；

步驟(4)所述導電層制備完成之后，還可在導電層兩端連接柔性電極。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種快速可逆粘附與解粘附的電子皮膚的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述具有微柱形凹槽陣列的模具為具有微柱形凹槽陣列的硅板、玻璃板和聚四氟乙烯板中的一種；步驟(1)所述真空處理指抽真空除泡；

步驟(4)所述導電層的沉積方式為蒸鍍、磁控濺射、噴涂、旋涂、印刷、打印和原位生長中的至少一種。

10.權(quán)利要求1～5任一項所述一種快速可逆粘附與解粘附的電子皮膚在柔性可穿戴設(shè)備、柔性貼片電極和智能機器人領(lǐng)域中的應用。