[發(fā)明專利]一種高水抗性及魯棒性的電子皮膚及其制備方法及用途

在審

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• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113108841A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設計）人: 吳俊;段升順
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;A61B5/0205;A61B5/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 吳旭

本發(fā)明公開了一種高水抗性及魯棒性的電子皮膚及其制備方法及用途，制備方法包括：采用激光誘導石墨烯工藝制備傳感器，形成感知層；將硅膠澆筑在傳感器上，在重力的作用下，硅膠滲透進多孔疏松的石墨烯中；在硅膠固化成膜后，將傳感器從光誘導石墨烯工藝所采用的基底上剝離；將傳感器倒置，在底部同樣澆筑硅膠并固化成膜；步驟5：制備固定連接傳感器的導電層。通過該方法制備的電子皮膚，其感知層與硅膠形成物理交聯(lián)和粘合結構，因此具備高魯棒性、環(huán)境容忍度以及高水抗性。該電子皮膚能實現(xiàn)溫度，壓力，形變，人體脈搏等多重刺激感知，可以有效的較低系統(tǒng)集成中的傳感器數量和功耗，適應于柔性微集成系統(tǒng)的設計與開發(fā)。

技術領域

本發(fā)明涉及柔性電子傳感器，具體涉及一種電子皮膚及其制備方法及用途。

背景技術

目前，柔性傳感器已經在各行各業(yè)取得不錯的研究興趣。作為柔性傳感器之一的電子皮膚在人體相關信號采集等方面具備較高的優(yōu)勢。這得益于其皮膚的高貼合性，高性能以及高靈敏度。

在遠程人機交互等方面，人體信息的采集尤為重要，而目前的電子皮膚再采用沉積工藝制備時會受到基底疏水性以及功能采集與基底粘合強度差(依賴于范德華力)的影響，因此，大部分電子皮膚在機械魯棒性以及環(huán)境忍耐度上存在一些問題。在多次重復試驗下，由于功能層會與基底層的粘合力差，導電功能層容易從基底層脫落，造成傳感器采集的數據失真甚至傳感器無法正常工作。

發(fā)明內容

發(fā)明目的：針對上述現(xiàn)有技術，提出一種高水抗性及魯棒性的電子皮膚及其制備方法及用途，解決現(xiàn)有電子皮膚魯棒性差、環(huán)境容忍度差的問題。

技術方案：一種高水抗性及魯棒性的電子皮膚制備方法，包括如下步驟：

步驟1：采用激光誘導石墨烯工藝制備傳感器，形成感知層；

步驟2：將硅膠澆筑在傳感器上，在重力的作用下，硅膠滲透進多孔疏松的石墨烯中；

步驟3：在硅膠固化成膜后，將傳感器從光誘導石墨烯工藝所采用的基底上剝離；

步驟4：將傳感器倒置，在底部同樣澆筑硅膠并固化成膜，形成硅膠包裹感知層的交聯(lián)粘附結構；

步驟5：制備固定連接傳感器的導電層。

進一步的，所述激光誘導石墨烯工藝中采用PI基底，激光雕刻的PPI設定為1000，激光雕刻功率為25-30W，激光雕刻速率設定為0.5-1.0cm/s。

進一步的，所述硅膠中添加有硬化劑。

進一步的，所述導電層使用導電銀漿將銅導線固定在石墨烯傳感器上制備而成。

一種根據所述方法制備的電子皮膚。

一種根據所述方法制備的電子皮膚應用于壓力檢測。

一種根據所述方法制備的電子皮膚應用于溫度檢測。

一種根據所述方法制備的電子皮膚應用于形變檢測。

一種根據所述方法制備的電子皮膚應用于脈搏感知檢測。

有益效果：通過本發(fā)明方法制備的電子皮膚，其感知層與硅膠形成物理交聯(lián)和粘合結構，因此具備高魯棒性和環(huán)境容忍度，在砂紙摩擦，膠帶粘貼以及水流沖擊具備較好的機械魯棒性與電阻一致性。在水下電阻也維持的較好，具備很強的抗水特性。此外，該電子皮膚能實現(xiàn)溫度，壓力，形變，人體脈搏等多重刺激感知，可以有效的較低系統(tǒng)集成中的傳感器數量和功耗，適應于柔性微集成系統(tǒng)的設計與開發(fā)。

附圖說明

圖1為激光雕刻制備的石墨烯圖案；

圖2為叉指電極形狀的轉印后的高魯棒性電子皮膚圖；

圖3為砂紙魯棒性測試圖；