[發明專利]一種柔性應力傳感器的制備方法

在審

• 申請號: 202110621353.3
• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113340478A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 李秀平;張曉琳;李倩;于福來;周錦霞
• 申請（專利權）人: 大連大學
• 主分類號: G01L1/14
• 分類號: G01L1/14
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 畢進

本發明屬于電子材料技術領域和傳感器領域，公開了一種柔性應力傳感器的制備方法。包括導電海綿的清洗、銀納米線乙醇溶液的配制、滴涂、傳感器的封裝。充分利用導電海綿固有的立體多孔疏松結構，在應力發生微小變化時即能發生變形，從而敏感感知應力的變化，增強傳感器的靈敏度；同時將銀納米線與海綿結構相結合，增強導電性，并且銀納米線與導電海綿的多孔疏松結構產生協同效應增強傳感器的靈敏度。

技術領域

本發明屬于電子材料技術領域和傳感器領域，具體涉及一種柔性應力傳感器的制備方法。

背景技術

近些年來，基于柔性導電材料的柔性應力傳感器被廣泛地研究和應用于電子移動終端、醫療健康監測設備、智能機器人等熱門領域。傳統的應力傳感器件大多基于金屬和半導體材料，其拉伸性和敏感性都受到了很大的限制。柔性應力傳感器不僅具有傳統傳感器的優點，還具有良好的可拉伸性和感知特性,使其可以貼附于人體皮膚表面以及復雜結構的物體表面。

柔性應力傳感器通常包括基底層、介電層、活性層和電極幾個部分。對于柔性應力傳感器而言,基底材料是決定其彈性形變性能的關鍵因素，一般需要具有較高的柔韌性和相對低的粗糙度。介電材料一般是電的絕緣材料，柔性電子場效應晶體管的介電材料一般為傳統的彈性材料，例如PDMS等。活性層是柔性應力傳感器最重要的組成部分之一,因而具備優良的機械特性和電子性能的活性層材料是決定其性能高低的關鍵。電極是外界從柔性應力傳感器中不斷輸入和導出微小電流的兩個端極，在制備柔性應力傳感器的過程中，電極材料導電性能的好壞也是影響該傳感器靈敏度和穩定性的重要因素。

在柔性應力傳感器的制備和應用方面還有許多的不足之處，例如力敏特性較差、無法兼具柔彈性和高靈敏度、制備工藝較復雜等因素仍然嚴重阻礙了柔性應力傳感器的進一步發展。目前來說新興材料的開發是柔性應力傳感器十分良好的發展契機，如新型石墨烯、新型碳納米管和新型銀納米線等材料的不斷研究和開發，給了功能復合柔性材料又一波嶄新的發展機遇。如今國內外的研究者們正在積極研發制備一些基于石墨烯、碳納米管和銀納米線等復合材料的柔性應力傳感器，希望借助這些新型材料的優異性能，發揮柔性傳感器在應變和應力監測方面的巨大潛力。采用工藝簡單、低成本的方法制備高靈敏度、快速響應時間的柔性應力傳感器仍是一大難題，柔性應力傳感器的組裝、排列、采集和封裝技術仍需進一步提高。因此研究工藝簡單、成本低廉具有高靈敏度、快速響應時間的柔性應力傳感器具有重要的研究意義和應用前景。

發明內容

為了克服現有柔性應力傳感器的不足，本發明提供一種柔性應力傳感器的制備方法，該制備方法具有成本低廉、制備簡單、易于大規模生產的優點。本發明所述的柔性應力傳感器是基于導電海綿與銀納米線相結合作為基底層和活性層的柔性應力傳感器。導電海綿與銀納米線均在市場上直接采購獲得。導電海綿是以聚氨酯發泡海綿為基體，經過PVD導電化處理和電沉積金屬鎳、銅等加厚處理，使海綿各個方位均導電，具有導電性好、結合力強、屏蔽效能高、回彈性佳、性能穩定等特性，是目前應用廣泛的EMI/ESD材料。

本發明的上述目的是通過以下技術方案實現的：一種柔性應力傳感器的制備方法，步驟如下：

1)導電海綿的清洗：將導電海綿置于去離子水和無水乙醇中超聲清洗，再晾干或低溫烘干備用。

2)銀納米線乙醇溶液的配制：配制濃度范圍為0.1mg/ml-10mg/ml的均一的銀納米線乙醇溶液。

3)滴涂：將分散好的銀納米線乙醇溶液均勻滴涂到干凈的導電海綿上，可滴涂多層。銀納米線復合導電海綿產生協同效應，在施力的過程中增強傳感器的靈敏度。

4)傳感器的封裝：以附有銀納米線的導電海綿為電極，以聚氨酯海綿、聚乙烯膜或聚四氟乙烯薄膜為介電層，封裝制備柔性應力傳感器。

進一步的，所述步驟3)滴涂層數為2-10層。