[發(fā)明專利]基于混合響應的柔性電容傳感器及其制備方法和應用

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• 申請日: 2022-08-19
• 公開（公告）號: CN115406563A
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發(fā)明（設計）人: 孫瑜;趙州;楊來浩;陳雪峰
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01L1/14
• 分類號: G01L1/14;G01L9/12
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 覃婧嬋

1.一種基于混合響應的柔性電容傳感器，其特征在于，其包括依次疊加設置的第一電極層，介電層和第二電極層，其中，所述第一電極層和第二電極層均為柔性電極層，所述介電層為多孔結構的雙層拼接彈性體，雙層拼接彈性體包括具有第一彈性模量的第一多孔結構彈性體和層疊于第一多孔結構彈性體的第二多孔結構彈性體，所述第二多孔結構彈性體具有不同于第一彈性模量的第二彈性模量。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于混合響應的柔性電容傳感器，其特征在于，優(yōu)選的，所述第一電極層和/或第二電極層包括浸染了第一復合導電溶液的無塵紙基體，所述第一復合導電溶液為包括多壁碳納米管和聚氧化乙烯顆粒的石墨烯溶液。

3.根據(jù)權利要求2所述的基于混合響應的柔性電容傳感器，其特征在于，所述介電層包括聚乙烯發(fā)泡棉和浸染了第二復合導電溶液的仿絲瓜聚氨酯海綿，其中第二復合導電溶液還包括多壁碳納米管和聚氧化乙烯顆粒的石墨烯溶液以及銀納米線溶液。

4.根據(jù)權利要求3所述的基于混合響應的柔性電容傳感器，其特征在于，所述第一復合導電溶液中，石墨烯溶液和多壁碳納米管顆粒的質量比為1∶0.2，聚氧化乙烯顆粒的質量恒定為0.05g，第二復合導電溶液中，石墨烯溶液、多壁碳納米管顆粒、銀納米線顆粒質量比為1∶0.2∶0.2，聚氧化乙烯顆粒質量恒定為0.05g。

5.根據(jù)權利要求1所述的基于混合響應的柔性電容傳感器，其特征在于，所述第一多孔結構彈性體和/或第二多孔結構彈性體包括聚乙烯發(fā)泡棉或仿絲瓜聚氨酯海綿，所述仿絲瓜聚氨酯海綿經(jīng)由水溶性殼聚糖溶液浸染。

6.根據(jù)權利要求1所述的基于混合響應的柔性電容傳感器，其特征在于，所述第一彈性模量大于第二彈性模量至少一個數(shù)量級。

7.一種如權利要求1-6中任一項所述的基于混合響應的柔性電容傳感器的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟，

將無塵紙在去離子水和無水乙醇中清洗后去除雜質；

將導電顆粒和溶液混合攪拌后超聲破碎得到第一復合導電溶液；

將無塵紙在第一復合導電溶液中浸染后得到導電的無塵紙電極作為第一電極層和第二電極層；

將聚乙烯發(fā)泡棉和仿絲瓜聚氨酯海綿在去離子水和無水乙醇中清洗后去除雜質；

將仿絲瓜聚氨酯海綿進行等離子體沖擊后，仿絲瓜聚氨酯海綿用水溶性殼聚糖溶液浸染，使仿絲瓜聚氨酯海綿表面呈現(xiàn)正電荷；

將殼聚糖浸染后的仿絲瓜聚氨酯海綿在第二復合導電溶液中浸染；

將聚乙烯發(fā)泡棉和浸染后的仿絲瓜聚氨酯海綿雙層拼接得到介電層；

按照第一電極層、介電層、第二電極層的順序層疊制備得到柔性電容傳感器。

8.根據(jù)權利要求7所述的制備方法，其特征在于，無塵紙在去離子水和無水乙醇中分別清洗20分鐘，仿絲瓜聚氨酯海綿在等離子清洗后在0.2mg/ml的水溶性殼聚糖溶液中浸染。

9.根據(jù)權利要求7所述的制備方法，其特征在于，第一復合導電溶液和第二復合導電溶液的攪拌溫度均為60°，攪拌轉速均為1000r/min，攪拌時間均為30min，超聲破碎的時間為30min。

10.一種如權利要求1-6中任一項所述的基于混合響應的柔性電容傳感器，其特征在于，所述柔性電容傳感器在人機交互、人體運動監(jiān)測、電子皮膚或者軟體機器人領域中的應用。