[發明專利]一種高靈敏度柔性電容式應變傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 202110526880.6
• 申請日: 2021-05-14
• 公開（公告）號: CN113237419B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 聶萌;沈靖程
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 任志艷

1.一種高靈敏度柔性電容式應變傳感器的制備方法，其特征在于，所述柔性電容式應變傳感器包括由上至下依次設置的第一拉脹結構層、上電極板、多孔介質層、下電極板、以及第二拉脹結構層；第一拉脹結構層和第二拉脹結構層結構相同；拉脹結構層包括拉脹結構框架與柔性基底，拉脹結構框架嵌入在柔性基底中；拉脹結構框架具有負的泊松比；所述多孔介質層為柔性多孔結構；

所述制備方法包括以下步驟：

第一步：準備拉脹結構框架溶液、柔性基底溶液與多孔介質層溶液，并在真空中抽氣干燥備用；

第二步：使用勻膠機將拉脹結構框架溶液均勻旋涂在基片上，加熱固化制成拉脹結構框架薄膜；

第三步：使用激光切割機將拉脹結構框架薄膜切割成兩片拉脹結構框架，分別用于制備第一拉脹結構層和第二拉脹結構層；

第四步：將兩片拉脹結構框架分別放入盛有柔性基底溶液的容器中，加熱固化，制成第一拉脹結構層和第二拉脹結構層；

第五步：在多孔介質層溶液中加入碳酸氫鈉粉末，充分攪拌倒入第四步的容器中，在120℃環境中加熱直至固化并且碳酸氫鈉粉末完全分解，制成多孔介質層；

第六步：在制成的多孔介質層上下表面均勻涂敷電極材料，形成上電極板和下電極板，在上電極板的上表面使用多孔介質層溶液作為黏附劑組裝第一拉脹結構層，在下電極板的下表面使用多孔介質層溶液作為黏附劑組裝第二拉脹結構層，加熱固化制得所述高靈敏度柔性電容式應變傳感器。

2.根據權利要求1所述一種高靈敏度柔性電容式應變傳感器的制備方法，其特征在于，拉脹結構框架為凹角蜂窩結構、旋轉剛體結構、手性結構、褶皺結構或穿孔板結構。

3.根據權利要求1所述一種高靈敏度柔性電容式應變傳感器的制備方法，其特征在于，拉脹結構框架采用彈性模量相對高的材料；柔性基底與多孔介質層采用彈性模量相對低的材料。

4.根據權利要求1所述一種高靈敏度柔性電容式應變傳感器的制備方法，其特征在于，拉脹結構框架采用聚二甲基硅氧烷PDMS、聚酰亞胺PI、聚氨酯PU、聚對苯二甲酸乙二醇酯PET、聚偏氟乙烯PVDF或聚萘酯PEN；柔性基底與多孔介質層采用硅橡膠Ecoflex或水凝膠。

5.根據權利要求1所述一種高靈敏度柔性電容式應變傳感器的制備方法，其特征在于，所述上電極板和下電極板均由碳納米管、炭黑、液態金屬、導電水凝膠或導電聚合物制成。

6.根據權利要求1所述一種高靈敏度柔性電容式應變傳感器的制備方法，其特征在于，多孔介質層厚度較第一拉脹結構層或第二拉脹結構層小。