[發(fā)明專利]一種碳纖維基壓阻式壓力傳感陣列及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202211181412.0
• 申請日: 2022-09-27
• 公開（公告）號(hào): CN115389064A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊偉東;陳永霖;丁文暄;郭永光;劉明嘉;李巖
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01L1/18
• 分類號(hào): G01L1/18;G01L1/22;G01L9/06;G01L9/04;A61B5/00;A61F2/76
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

1.一種碳纖維基壓阻式壓力傳感陣列，其特征在于，包括一對柔性基底以及封裝于柔性基底之間的壓力傳感層；

所述的壓力傳感層由兩組電極組通過導(dǎo)電復(fù)合材料固定連接形成；兩組電極組分別包括若干等間距平行設(shè)置的電極，且兩組電極組正交設(shè)置形成陣列。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維基壓阻式壓力傳感陣列，其特征在于，所述的柔性基底包括PDMS基底；所述的電極包括碳纖維束或?qū)щ娂喚€；所述的導(dǎo)電復(fù)合材料包括PDMS-SWCNTs或PDMS-GR/SWCNTs。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種碳纖維基壓阻式壓力傳感陣列，其特征在于，所述的CNTs為SWCNTs。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種碳纖維基壓阻式壓力傳感陣列，其特征在于，所述的PDMS基底由如下方法制備：

將PDMS前驅(qū)體與PDMS固化劑以10:1的質(zhì)量比攪拌混勻形成PDMS混合液，隨后室溫下脫泡至PDMS混合液中無氣泡，將脫泡后的PDMS混合液置于模具中并于50-80℃，且不為80℃下進(jìn)行預(yù)固化5-20min，得到所述的PDMS基底。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種碳纖維基壓阻式壓力傳感陣列，其特征在于，所述的PDMS-SWCNTs由如下方法制備：

取PDMS前驅(qū)體溶解于甲苯中并充分?jǐn)嚢瑁玫絇DMS前驅(qū)體混合液；取SWCNTs分散于甲苯中并超聲處理，得到SWCNTs的甲苯分散液；將PDMS前驅(qū)體混合液加入SWCNTs的甲苯分散液中，并攪拌使SWCNTs充分分散于混合溶液中；加熱混合溶液使甲苯蒸干，隨后加入PDMS固化劑并攪拌混勻，得到所述的PDMS-SWCNTs。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種碳纖維基壓阻式壓力傳感陣列，其特征在于，所述的PDMS前驅(qū)體混合液中，PDMS前驅(qū)體與甲苯的質(zhì)量比為1:0.5-2.0；所述的SWCNTs的甲苯分散液中，SWCNTs與甲苯的質(zhì)量比為1:40-200，且不為1:40；所述的混合溶液中SWCNTs的質(zhì)量為PDMS前驅(qū)體的0.5wt％-2.0wt％，且不為0.5wt％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維基壓阻式壓力傳感陣列，其特征在于，由兩組電極組正交設(shè)置形成陣列，相鄰平行的電極間隔為1.25cm-2.5cm。

8.一種制備如權(quán)利要求1-7任一所述的碳纖維基壓阻式壓力傳感陣列的方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：取一組電極組橫向排列至一柔性基底上，形成下電極；隨后將導(dǎo)電復(fù)合材料間隔滴涂于電極上，形成壓力傳感單元；最后將另一組電極組以正交于下電極的排列，通過壓力傳感單元固定于下電極上，形成上電極；

S2：固化步驟S1形成的陣列，用另一柔性基底進(jìn)行柔性封裝，得到所述的壓力傳感陣列。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種碳纖維基壓阻式壓力傳感陣列的制備方法，其特征在于，所述的固化的溫度為80℃，時(shí)間為90min；所述的柔性封裝的次數(shù)為2-3次。

10.一種如權(quán)利要求1-7任一所述的碳纖維基壓阻式壓力傳感陣列在可穿戴健康監(jiān)測系統(tǒng)、電子假肢和智能機(jī)器人領(lǐng)域中的應(yīng)用。