[發明專利]一種一體式皮革基柔性應變傳感器及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202111162717.2
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113701619A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 魏大鵬;谷明信;唐甜
• 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: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 郭云;肖秉城

1.一種一體式皮革基柔性應變傳感器，包括皮革，其特征在于，所述皮革包括原始層和碳化層，所述碳化層的兩端分別設置有電極，所述電極通過導線與外部連接。

2.如權利要求1所述的一種一體式皮革基柔性應變傳感器，其特征在于，還包括覆蓋在碳化層表面的保護層。

3.如權利要求1所述的一種一體式皮革基柔性應變傳感器，其特征在于，所述皮革包括豬皮、羊皮、牛皮、馬皮、驢皮、兔皮。

4.如權利要求1所述的一種一體式皮革基柔性應變傳感器，其特征在于，所述原始層為皮革中未被激光碳化的第一表面，作為傳感器的彈性元件；所述碳化層為皮革中被激光碳化的第二表面，作為傳感器的敏感元件。

5.如權利要求1所述的一種一體式皮革基柔性應變傳感器，其特征在于，所述保護層采用高分子聚合物彈性材料，高分子聚合物彈性材料包括但不限于聚氯乙烯、聚氨酯、聚對苯二甲酸而乙醇脂、聚二甲基硅氧烷、聚酰亞胺。

6.如權利要求1所述的一種一體式皮革基柔性應變傳感器，其特征在于，所述電極包括金屬電極或有機導電材料；金屬電極包括金電極、銀電極、銅電極，有機導電材料包括聚苯乙烯磺酸、聚吡咯、聚苯胺。

7.一種一體式皮革基柔性應變傳感器的制備方法，用于制備權利要求1-6任一所述的一體式皮革基柔性應變傳感器，其特征在于，具體包括以下步驟：

S1：將皮革進行切割，從而得到N個不同厚度的第一皮革，厚度范圍為0.5mm-3mm；

S2：將N個不同厚度的第一皮革采用酶處理，通過控制溫度和機械處理，除去表面蛋白水解物，使第一皮革的表面纖維疏松：

通過水浴加熱所有的第一皮革，溫度不高于其收縮溫度，再采用180#或200#砂紙粗磨1-2次，380#或400#砂紙細磨1-2次；

S3：選取厚薄均勻、絨毛長度粗細均勻的第一皮革通過激光、機械方式進行裁剪得到第二皮革；

S4：對第二皮革進行預處理，包括洗滌液、超聲、去離子水清洗和真空烘干；

S5：在真空環境下對預處理后的第二皮革的第一絨面通過多波段激光燒蝕，進行碳化處理，得到碳化層，則第二皮革的另一面為原始層；

S6：在碳化層噴涂無機纖維和有機纖維材料，提升碳化層的機械強度和穩定性；

S7：在碳化層的兩端分別通過涂覆、噴印導電材料制作電極和導線；

S8：將高分子聚合物噴印、浸覆在碳化皮革表面，得到保護層，以對碳化層進行保護。

8.如權利要求7所述的一種一體式皮革基柔性應變傳感器的制備方法，其特征在于，所述S4包括:

用去離子水、乙醇清理第二皮革表面，接著進行超聲清洗30分鐘，再將清洗過的第二皮革進行烘干，溫度為60℃，時間為60分鐘。

9.如權利要求7所述的一種一體式皮革基柔性應變傳感器的制備方法，其特征在于，所述多波段激光燒蝕的參數包括碳化功率為0.3-3W、碳化速度為10-50mm/s、步距0.05-0.5mm、深度0.1-0.5mm。

10.一種一體式皮革基柔性應變傳感器，應用于柔性機器人、機器人靈巧手、可穿戴電子設備、假肢，以檢測應變。