[發(fā)明專利]一種具有超寬且可調(diào)線性范圍的柔性壓力傳感器及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210403273.5
• 申請(qǐng)日: 2022-04-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114812879A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊小牛;李坤;張通;李宗林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01L1/18
• 分類號(hào): G01L1/18
• 代理公司: 長(zhǎng)春眾邦菁華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 22214
• 代理人: 王瑩

1.具有超寬且可調(diào)線性范圍的柔性壓力傳感器，其特征在于，包括彈性體薄膜，沉積在彈性體薄膜具有表面微結(jié)構(gòu)一側(cè)上的第一導(dǎo)電層，沉積在第一導(dǎo)電層上的第二導(dǎo)電層，以及覆蓋在第二導(dǎo)電層上的導(dǎo)電電極；

所述第一導(dǎo)電層經(jīng)導(dǎo)電液A噴涂、加熱制備，導(dǎo)電液A為含有第一導(dǎo)電物質(zhì)、熱塑性聚氨酯彈性體橡膠、氨基硅烷偶聯(lián)劑和去離子水的N，N-二甲基甲酰胺，第一導(dǎo)電物質(zhì)、熱塑性聚氨酯彈性體橡膠、氨基硅烷偶聯(lián)劑、去離子水的質(zhì)量比為1:1:(0.25-1):(0.25-1)；

所述第二導(dǎo)電層經(jīng)導(dǎo)電液B噴涂制備，導(dǎo)電液B為含有第一導(dǎo)電物質(zhì)和熱塑性聚氨酯彈性體橡膠的N，N-二甲基甲酰胺，第一導(dǎo)電物質(zhì)的質(zhì)量為第一導(dǎo)電物質(zhì)和熱塑性聚氨酯彈性體橡膠總質(zhì)量的0.1％-10％；

所述導(dǎo)電電極為沉積有第二導(dǎo)電物質(zhì)的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯或聚酰亞胺薄膜，導(dǎo)電電極沉積有第二導(dǎo)電物質(zhì)的一側(cè)覆蓋在彈性體薄膜沉積有第二導(dǎo)電層的一側(cè)上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有超寬且可調(diào)線性范圍的柔性壓力傳感器，其特征在于，所述導(dǎo)電電極沉積有第二導(dǎo)電物質(zhì)的一側(cè)上沉積有第一導(dǎo)電層，對(duì)該第一導(dǎo)電層標(biāo)刻后，覆蓋在彈性體薄膜沉積有第二導(dǎo)電層的一側(cè)上；

或者，導(dǎo)電電極沉積有第二導(dǎo)電物質(zhì)的一側(cè)上沉積有第二導(dǎo)電層，對(duì)該第二導(dǎo)電層標(biāo)刻后，覆蓋在彈性體薄膜沉積有第二導(dǎo)電層的一側(cè)上；

或者，導(dǎo)電電極沉積有第二導(dǎo)電物質(zhì)的一側(cè)上依次沉積有第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層，對(duì)該第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層標(biāo)刻后，覆蓋在彈性體薄膜沉積有第二導(dǎo)電層的一側(cè)上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有超寬且可調(diào)線性范圍的柔性壓力傳感器，其特征在于，

所述彈性體薄膜的材料為硅橡膠、環(huán)氧樹(shù)脂或聚氨酯，表面微結(jié)構(gòu)為金字塔陣列、半球陣列、褶皺結(jié)構(gòu)、仿荷葉結(jié)構(gòu)、無(wú)規(guī)微結(jié)構(gòu)中的一種或多種的組合，微結(jié)構(gòu)的尺寸分別獨(dú)立的為1μm-500μm；

所述第一導(dǎo)電物質(zhì)為碳納米管、炭黑中的一種或兩種按任意比例的混合；

所述熱塑性聚氨酯彈性體橡膠為巴斯夫的L1275A、巴斯夫1080A、中國(guó)臺(tái)灣日勝的BTE-75A中的一種或多種按任意比例的混合；

所述氨基硅烷偶聯(lián)劑為3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一種或兩種按任意比例的混合；

所述第二導(dǎo)電物質(zhì)為銀、銅、導(dǎo)電復(fù)合材料中的一種或多種按任意比例的混合。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有超寬且可調(diào)線性范圍的柔性壓力傳感器，其特征在于，所述導(dǎo)電液A中，第一導(dǎo)電物質(zhì)的濃度為0.5-2mg/ml。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有超寬且可調(diào)線性范圍的柔性壓力傳感器，其特征在于，所述第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層的厚度比為1:(1-4)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有超寬且可調(diào)線性范圍的柔性壓力傳感器，其特征在于，所述加熱溫度為70-80℃，加熱時(shí)間為10-24h。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有超寬且可調(diào)線性范圍的柔性壓力傳感器，其特征在于，所述導(dǎo)電液A和導(dǎo)電液B的制備方法為：

1a)將熱塑性聚氨酯彈性體橡膠溶于N，N-二甲基甲酰胺中，得到熱塑性聚氨酯彈性體橡膠濃度為40-100mg/ml的溶液A；

1b)按第一導(dǎo)電物質(zhì)與熱塑性聚氨酯彈性體橡膠的質(zhì)量比為1:1，將第一導(dǎo)電物質(zhì)與溶液A混合均勻，得到的混合液與N，N-二甲基甲酰胺混合均勻，得到第一導(dǎo)電物質(zhì)的濃度為0.5-2mg/ml的溶液B，超聲分散，得到分散液；

1c)按第一導(dǎo)電物質(zhì)、氨基硅烷偶聯(lián)劑、去離子水的質(zhì)量比為1:(0.25-1):(0.25-1)取分散液、氨基硅烷偶聯(lián)劑和去離子水混合均勻，得導(dǎo)電液A；

1d)按第一導(dǎo)電物質(zhì)的質(zhì)量為第一導(dǎo)電物質(zhì)和熱塑性聚氨酯彈性體橡膠總質(zhì)量的0.1％-10％取分散液與溶液A混合均勻，得到導(dǎo)電液B。