本發(fā)明屬于柔性領(lǐng)域，特別涉及一種靈敏度大范圍可調(diào)的柔性傳感器的制備方法。

背景技術(shù)：

1、柔性傳感器是指采用柔性材料制成的傳感器,具有良好的柔韌性、延展性、彎折性等,由于材料和結(jié)構(gòu)靈活,柔性傳感器可以根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景任意布置,有助于推動(dòng)健康評(píng)估與疾病診斷技術(shù)向智能化、遠(yuǎn)程化、高效化、精準(zhǔn)化等方向發(fā)展。從感知機(jī)理來(lái)區(qū)分的話,柔性傳感器可以分為柔性電阻式傳感器、柔性電容式傳感器、柔性壓電式傳感器和柔性電感式傳感器等,目前還有關(guān)于電子皮膚、離子皮膚等新型傳感器的報(bào)導(dǎo),各類傳感器在醫(yī)療保健、電子產(chǎn)品、紡織品、航天航空、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。

2、基于不同的傳感機(jī)制，柔性壓力傳感器可以分為壓阻式、電容式、壓電式和摩擦電式。其中，壓阻式傳感器是一種基于材料的電阻變化來(lái)感知力、壓力或重量的傳感器。它由壓敏電阻材料制成，當(dāng)受到外力作用時(shí)，材料的電阻值會(huì)發(fā)生變化。這種傳感器通常由一個(gè)彈性體和一個(gè)覆蓋在其表面上的壓敏電阻組成。當(dāng)外力作用于彈性體時(shí)，它會(huì)變形，從而改變電阻值。這種傳感器具有簡(jiǎn)單、可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、易于制造和低成本等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)器人控制、醫(yī)療設(shè)備、家用電器等領(lǐng)域。柔性壓力傳感器的靈敏度是其主要性能之一，靈敏度的性能變化取決于傳感器的結(jié)構(gòu)變化以及納米導(dǎo)電復(fù)合材料組成的導(dǎo)電性能的變化。現(xiàn)如今的柔性壓力傳感器需要通過(guò)改變材料制備配方來(lái)調(diào)節(jié)靈敏度，難以在材料制備后可逆的調(diào)節(jié)靈敏度，缺乏能夠在大范圍下可逆調(diào)節(jié)靈敏度的傳感器。因此，提出本發(fā)明已解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決柔性壓力傳感器在材料制備完成后的靈敏度不可調(diào)或可調(diào)控范圍過(guò)低、靈敏度不夠高等問(wèn)題，提供了一種靈敏度大范圍可調(diào)的柔性傳感器的制備方法。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

3、本發(fā)明提供了一種靈敏度大范圍可調(diào)的柔性傳感器制備方法，包括以下步驟：

4、步驟(1)：制備形狀記憶材料基體；

5、步驟(2)：將導(dǎo)電納米顆粒與分散劑進(jìn)行研磨混合；

6、步驟(3)：在形狀記憶材料基體中加入步驟(2)中混合好的導(dǎo)電納米顆粒，并使之充分混合，得到含有導(dǎo)電納米顆粒的形狀記憶基體；

7、步驟(4)：將含有導(dǎo)電納米顆粒的形狀記憶基體進(jìn)行真空消泡并進(jìn)行熱聚合，得到形狀記憶樹脂基傳感器；

8、優(yōu)選的，所述形狀記憶基體包括聚氨酯形狀記憶樹脂、聚丙烯形狀記憶樹脂、聚乙烯形狀記憶樹脂、聚酯形狀記憶樹脂中的一種或幾種。

9、優(yōu)選的，所述導(dǎo)電納米顆粒包括炭黑、碳納米管、石墨烯、氧化石墨烯中的一種或其混合物。

10、優(yōu)選的，所述的分散劑為辛醇聚氧乙烯醚、十二醇聚氧乙烯醚、壬基苯聚氧乙烯醚、辛醇聚氧乙烯醚硫酸鈉鹽、壬基聚氧乙烯醚中的一種或幾種。

11、優(yōu)選的，所述的固化劑為過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化苯酰丙酸、過(guò)氧化苯酰丁酸、過(guò)氧化苯酰乙酸酯中的一種或幾種。

12、優(yōu)選的，所述步驟(2)中，分散劑與導(dǎo)電納米顆粒的比例為1:1～1:4。

13、優(yōu)選的，所述步驟(3)中，導(dǎo)電納米顆粒占總體含量的1％～7％；進(jìn)一步優(yōu)選的，導(dǎo)電納米顆粒占總體含量的2％～4％。

14、優(yōu)選的，所述步驟(3)中，自由基型熱固化劑含量占總體含量的1％～2％。

15、本發(fā)明提供的靈敏度大范圍可調(diào)的柔性傳感器制備方法，具有以下有益效果：

16、1.通過(guò)形狀記憶材料能在不同伸長(zhǎng)率低溫固定-高溫恢復(fù)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)傳感器在不同固定長(zhǎng)度下的靈敏度不同，高溫可再回復(fù)到初始靈敏度，從而實(shí)現(xiàn)靈敏度可逆可調(diào)。如圖6右圖所示，2％cb添加量的傳感器初始靈敏度為2.61，固定長(zhǎng)度為200％時(shí)的靈敏度為231.74，通過(guò)形狀記憶固定長(zhǎng)度調(diào)控靈敏度的范圍為2.61～231.74。

17、2.本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，成本低。

18、3.本發(fā)明制備的形狀記憶樹脂基柔性傳感器復(fù)合材料可根據(jù)需求定制形狀和尺寸，因此在制備柔性傳感器時(shí)，具有高靈活性，應(yīng)用性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)陣列化制造的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種靈敏度大范圍可調(diào)的柔性傳感器制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靈敏度大范圍可調(diào)的形狀記憶樹脂基傳感器制備方法，其特征在于：所述形狀記憶樹脂包括基體和結(jié)晶相兩部分，基體包括聚氨酯形狀記憶樹脂、聚丙烯形狀記憶樹脂、聚乙烯形狀記憶樹脂、聚酯形狀記憶樹脂、有機(jī)硅形狀記憶橡膠中的一種或幾種；結(jié)晶相聚合物包括聚酯(如聚己內(nèi)酯，聚戊內(nèi)酯等)，聚醚(如聚四氫呋喃，聚環(huán)氧乙烷)的一種或幾種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靈敏度大范圍可調(diào)的柔性傳感器制備方法，其特征在于：所述導(dǎo)電納米顆粒包括炭黑、碳納米管、石墨烯、氧化石墨烯中的一種或其混合物。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靈敏度大范圍可調(diào)的柔性傳感器制備方法，其特征在于：所述的分散劑為辛醇聚氧乙烯醚、十二醇聚氧乙烯醚、壬基苯聚氧乙烯醚、辛醇聚氧乙烯醚硫酸鈉鹽、壬基聚氧乙烯醚中的一種或幾種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靈敏度大范圍可調(diào)的柔性傳感器制備方法，其特征在于：所述的固化劑為過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化苯酰丙酸、過(guò)氧化苯酰丁酸、過(guò)氧化苯酰乙酸酯中的一種或幾種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靈敏度大范圍可調(diào)的柔性傳感器制備方法，其特征在于：所述固化劑均為自由基型熱固化劑。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靈敏度大范圍可調(diào)的柔性傳感器制備方法，其特征在于：步驟(3)中所述的導(dǎo)電納米顆粒與形狀記憶基體混合過(guò)程需要在60℃-80℃下機(jī)械攪拌10h～15h實(shí)現(xiàn)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靈敏度大范圍可調(diào)的柔性傳感器制備方法，其特征在于：步驟(4)中所述的熱固化過(guò)程為在60℃～80℃預(yù)先聚合10h～15h，然后升溫至120℃聚合20h～24h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種靈敏度(GF)大范圍可調(diào)的柔性傳感器的制備方法與應(yīng)用，特別涉及了一種靈敏度大范圍可調(diào)的柔性傳感器的制備方法。本發(fā)明通過(guò)將形狀記憶基體、導(dǎo)電納米顆粒等材料混合，使得形狀記憶材料導(dǎo)電，并通過(guò)可重復(fù)形狀記憶材料的拉伸來(lái)實(shí)現(xiàn)靈敏度大范圍可調(diào)，使其能適用于多種場(chǎng)景，并解決當(dāng)下傳感器信號(hào)串?dāng)_問(wèn)題以及靈敏度不可調(diào)節(jié)等問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：張軒,朱澩楓,孔杰,張佳佳,宋普聞
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西北工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19