[發明專利]一種三明治結構的多維應變傳感器及其制備方法

在審

• 申請號: 202210660480.9
• 申請日: 2022-06-13
• 公開（公告）號: CN115060155A
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 劉愛萍;陸磊;房國慶;程琳;陳冠政
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16
• 代理公司: 杭州敦和專利代理事務所(普通合伙) 33296
• 代理人: 姜術丹

1.一種三明治結構的多維應變傳感器，其特征在于：包括兩層聚乙烯泡棉丙烯酸雙面膠帶襯底層(1)，兩層所述聚乙烯泡棉丙烯酸雙面膠帶襯底層(1)的相對的一側面上設置有圖案化激光誘導石墨烯電極層(2)，所述圖案化激光誘導石墨烯電極層(2)的兩端皆連接有導電銅箔引腳(4)，所述圖案化激光誘導石墨烯電極層(2)之間設置有CNTs/PDMS電極夾層(3)。

2.根據權利要求1所述的一種三明治結構的多維應變傳感器，其特征在于：兩個所述圖案化激光誘導石墨烯電極層(2)垂直相向貼合，提供傳感器多方向應變傳感能力。

3.根據權利要求2所述的一種三明治結構的多維應變傳感器，其特征在于：兩個所述圖案化激光誘導石墨烯電極層(2)之間設置有所述CNTs/PDMS電極夾層(3)，增強壓縮傳感性能。

4.一種三明治結構的多維應變傳感器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

①用紫外激光(5)切割聚酰亞胺基底(6)，制備CNTs/PDMS電極模具(7)；

②稱量1g CNTs并于10g PDMS混合，攪拌均勻，真空抽取氣泡，隨后將混合物轉移到所述CNTs/PDMS電極模具(7)內，施加外力按壓，并放置到120℃的烘箱中加熱4h，制備十字架形的所述CNTs/PDMS電極夾層(3)；

③所述紫外激光(5)燒蝕所述聚酰亞胺基底(6)，制備圖案化激光誘導石墨烯電極層(2)；

④所述圖案化激光誘導石墨烯電極層(2)通過聚乙烯泡棉丙烯酸雙面膠帶襯底層(1)轉印；

⑤激光切割導電銅箔膠帶，制備導電銅箔引腳(4)，再將所述導電銅箔引腳(4)不含膠一側與轉印至所述聚乙烯泡棉丙烯酸雙面膠帶襯底層(1)上的所述圖案化激光誘導石墨烯電極層(2)的兩電極貼合；

⑥將制備得到的所述CNTs/PDMS電極夾層(3)置于兩個所述圖案化激光誘導石墨烯電極層(2)之間，同時使兩個所述圖案化激光誘導石墨烯電極層(2)垂直相向貼合，得到三明治結構的多維應變傳感器。

5.根據權利要求4所述的一種三明治結構的多維應變傳感器的制備方法，其特征在于：所述聚酰亞胺基底(6)厚度為1mm，所述紫外激光(5)的切割參數設置為：掃描速度15mm/s，脈沖頻率20kHz，脈沖寬度0.5μs，焦距固定在所述聚酰亞胺基底(6)表面。

6.根據權利要求4所述的一種三明治結構的多維應變傳感器的制備方法，其特征在于：摻雜在PDMS中的CNTs均勻分散，由于PDMS機械彈性較強，受壓后CNTs間的間距縮小，導電通路增多電阻下降。