[發明專利]一種真皮基柔性壓力傳感器的制備方法及應用

有效

• 申請號: 202110089095.9
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112903146B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 魏大鵬;楊俊;臺國君
• 申請（專利權）人: 中國科學院重慶綠色智能技術研究院
• 主分類號: G01L1/14
• 分類號: G01L1/14
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 郭麗

1.一種真皮基柔性壓力傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，裁取真皮并預處理：

將裁取的真皮材料進行預處理，作為傳感器的柔性基底，所述真皮材料一面具有纖維狀微結構；

S2，電極層的制備：

S21，將Ag流體與有機高分子材料，在水浴加熱下充分攪拌均勻，得到混合溶液；

S22，將步驟S21獲得的混合溶液經紡絲技術在所述柔性基底上紡制出直徑為0.15-10μm的Ag纖維，且Ag纖維的厚度與所述纖維狀微結構的長度之比為2:5~2:3；

S23，在紡有Ag纖維的柔性基底背面用吸力機均勻地將Ag纖維吸附在柔性基底上；

S24，將步驟S23中紡有Ag纖維的柔性基底放置到干燥箱中，烘干固化，得到紡有電極層的柔性基底；

S3，介電層的制備：

S31，將有機高分子材料，在水浴加熱下充分攪拌均勻；

S32，將步驟S31獲得的溶液經紡絲技術在基板上紡制出直徑為0.15-10μm、厚度為4-20μm的聚合物纖維；

S33，將步驟S32獲得的聚合物纖維放置到裝有鼓吹機的密閉容器中，將尺寸約為7-10nm的ZnO納米棒固體粉末鼓吹，使ZnO納米棒粉末均勻地沉積在聚合物纖維表面得到ZnO層，所述ZnO層的厚度小于1μm；

S34，將步驟S31獲得的溶液經紡絲技術在步驟S33獲得樣品上仿制出直徑為0.15-10μm、厚度為4-20μm的聚合物纖維；

S35，將步驟S34獲得的樣品放置到干燥箱中烘干固化，得到介電層；

S4，器件封裝：

取兩塊步驟S2制備的紡有電極層的柔性基底作為傳感器的基板，兩個電極層相對設置，兩個電極層中間夾上步驟S3制備的介電層，器件四周用封裝膠封裝，封裝后放置到干燥箱中加熱固化，得到所述真皮基柔性壓力傳感器。

2.如權利要求1所述的一種真皮基柔性壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述步驟S22、步驟S32和步驟S34中所用的紡絲技術包括干法紡絲、濕法紡絲、靜電紡絲和凝膠紡絲。

3.如權利要求2所述的一種真皮基柔性壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述步驟S22、步驟S32和步驟S34中所用的紡絲技術中，紡絲電壓設為17-22 kv，紡絲速率設為0.5-0.7 ml/h。

4.如權利要求1所述的一種真皮基柔性壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述步驟S22中Ag纖維的厚度與所述纖維狀微結構的長度之比為2:3。

5.如權利要求1所述的一種真皮基柔性壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述步驟S23中吸力機吸取固定的時間為5-10 min，吸力的風量范圍為5-10 m³/min。

6.如權利要求1所述的一種真皮基柔性壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述步驟S1中的真皮材料包括牛皮，羊皮，豬皮，兔皮，鱷魚皮中任意一種；所述步驟S1中對真皮材料的預處理包括：將真皮材料經過鞣制工藝，得到一面光滑，另一面具有纖維狀微結構的真皮材料。

7.如權利要求6所述的一種真皮基柔性壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述真皮材料表面的纖維狀微結構的長度為3-15μm。

8.如權利要求1所述的一種真皮基柔性壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述步驟S21和步驟S31中所用的有機高分子材料為PVDF、PAN、PU中的一種或幾種。

9.如權利要求1所述的一種真皮基柔性壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述步驟S24、步驟35以及步驟S4中的固化溫度為80-100℃。

10.一種真皮基柔性壓力傳感器的應用，其特征在于，所述真皮基柔性壓力傳感器采用權利要求1-9任一項所述的制備方法制備而成，所述真皮基柔性壓力傳感器應用于可穿戴式電子產品、健康醫療、軟體機器人或人機交互設備中。