[發明專利]一種具有切向力各向異性響應的柔性傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 202110509009.5
• 申請日: 2021-05-11
• 公開（公告）號: CN113280955B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 吳志剛;柴治平;柯星星;朱嘉淇
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01L1/14
• 分類號: G01L1/14;G01L5/165
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 孔娜

1.一種具有切向力各向異性響應的柔性傳感器，其特征在于：

所述柔性傳感器包括上電極、柔性多孔介電層及下電極，所述柔性多孔介電層設置在所述上電極與所述下電極之間；

所述柔性多孔介電層在結構上具有各向異性，其包括多層條狀微孔結構，相鄰兩層條狀微孔結構正交設置；每層條狀微孔結構包括多個間隔設置的條狀微孔，相鄰層的微孔在方向上相互正交；其中條狀微孔為貫通孔，且其沿垂直于所述柔性多孔介電層的中心軸的方向設置。

2.如權利要求1所述的具有切向力各向異性響應的柔性傳感器，其特征在于：相鄰兩層條狀微孔結構的微孔沿其自身長度方向的橫截面的形狀不同。

3.如權利要求1-2任一項所述的具有切向力各向異性響應的柔性傳感器，其特征在于：所述柔性傳感器還包括上電極基底及下電極基底，所述上電極及所述下電極分別設置在所述上電極基底及所述下電極基底上。

4.如權利要求3所述的具有切向力各向異性響應的柔性傳感器，其特征在于：所述上電極基底及所述下電極基底的材料均為聚二甲基硅氧烷。

5.如權利要求1-2任一項所述的具有切向力各向異性響應的柔性傳感器，其特征在于：所述上電極及所述下電極的材料為導電織物；所述柔性多孔介電層的材料為Ecoflex0030和碳納米管的混合物。

6.如權利要求1-2任一項所述的具有切向力各向異性響應的柔性傳感器，其特征在于：當待測的力為二維力時采用兩個所述柔性傳感器，且兩個所述柔性傳感器以正交方式堆疊設置。

7.如權利要求1-2任一項所述的具有切向力各向異性響應的柔性傳感器，其特征在于：當待測的力為三維力時采用三個所述柔性傳感器，且三個所述柔性傳感器以交錯方式堆疊設置。

8.一種具有切向力各向異性響應的柔性傳感器的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：采用模具制備柔性多孔介電層，并采用硅膠將上電極基底、上電極、所述柔性多孔介電層、下電極及下電極基底膠合在一起以得到所述柔性傳感器；其中，所述模具與所述柔性多孔介電層為互補反結構。

9.如權利要求8所述的具有切向力各向異性響應的柔性傳感器的制備方法，其特征在于：所述模具是以能水溶解的PVA為原材料打印得到的。

10.如權利要求8所述的具有切向力各向異性響應的柔性傳感器的制備方法，其特征在于：將碳納米管以質量占比0.3wt％的比例分別混合至Ecoflex0030的A液和B液中，確保碳納米管混合均勻后，將Ecoflex0030的A液和B液的混合物再次混合，并攪拌至混合均勻，此時得到Ecoflex0030和碳納米管混合物的前驅液；接著，將該模具浸沒入該Ecoflex0030和碳納米管混合物的前驅液中，然后放入儀器中抽真空10分鐘；待抽真空后將所述模具固化及進行水解以得到所述柔性多孔介電層。