[发明专利]基于碳纳米管薄膜阻抗相位角变化的柔性传感器及制法

说明书

本发明公开了一种基于碳纳米管薄膜阻抗相位角变化的柔性传感器及制法。所述基于碳纳米管薄膜阻抗相位角变化的柔性传感器包括碳纳米管薄膜、以及连接于碳纳米管薄膜两端的电极；所述基于碳纳米管薄膜阻抗相位角变化的柔性传感器的检测方法，包括：柔性传感器拉伸形变时，采用其阻抗相位角作为信号传输数据；并通过改变扰动频率的大小来改变响应信号的强度。本发明提供的基于碳纳米管薄膜阻抗相位角变化的柔性传感器信号响应范围广，信号频率越大，信号响应越明显，可有效解决现有柔性传感器柔性差、制作复杂、灵敏度差等缺点；并且所述方法生产工艺简单，节约成本，从产业化角度也便于进行大规模生产。

技术领域

本发明涉及一种柔性传感器，特别涉及一种基于碳纳米管薄膜阻抗相位角变化的柔性传感器及制法，属于功能材料技术领域。

背景技术

随着智能可穿戴的迅猛发展，人们对可穿戴电子产品提出了更高的要求，可穿戴产品正以飞快的速度向智能化、微型化、便携化、柔性、弹性等方向发展，这些产品在医学移植、智能服装、人工智能、仿生材料等方面产生潜在的应用价值，与之相关的柔性可拉伸传感器也受到业界的广泛关注。目前研究的柔性传感器件多为金属材料，但是金属材料本身不具有柔性和拉伸性比较差，目前一般通过降低金属层厚度以设计波纹结构等策略实现其在柔性拉伸器件中的应用，但是其加工程序复杂，加工成本高，传统的金属材料在柔性拉伸传感方向体现出了越来越多的不适应性。目前有利用织物作为基底材料的柔性传感器来感知体内的受压变化，从而达到传输信息的目的，但是织物本身表面起伏较大，高导电性金属阵列不易于织物良好接触，难以实现织物表面的制作加工。还有一种是可剪切的可穿戴传感器，含有柔性基底和波纹状的金纳米薄膜，根据金纳米薄膜间的裂纹间距变化来感知信号变化，但是也存在循环使用性差和原材料成本高的缺点。随着碳纳米管薄膜的出现，由于其优异的柔性、质轻、电学和力学性能并具有一定的拉伸性为研制柔性智能传感器提供了新的思路。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于碳纳米管薄膜阻抗相位角变化的柔性传感器及制法，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明一方面提供了一种基于碳纳米管薄膜阻抗相位角变化的柔性传感器，包括：碳纳米管薄膜、以及连接于碳纳米管薄膜两端的电极。

进一步的，所述柔性传感器包括：复合于碳纳米管薄膜上的涂层。

进一步的，所述柔性传感器包括：所述分布于所述碳纳米管薄膜中的导电粒子。

优选的，所述导电粒子为金属离子和/或金属单质。

进一步的，所述涂层包括铜镀层或聚合物层。

优选的，所述铜镀层的厚度为5μm以下。

优选的，所述复合聚合物层为聚偏氟乙烯或聚二甲基硅氧烷。

进一步的，所述柔性传感器包括：构成所述传感器封装结构的弹性聚合物。

进一步的，所述电极包括银线。

本发明还提供了所述基于碳纳米管薄膜阻抗相位角变化的柔性传感器的制备方法，可以包括：

(1)提供碳纳米管薄膜；

(2)在所述碳纳米管薄膜两端制备电极；

(3)对上述制得的结构进行热处理和封装，获得所述基于碳纳米管薄膜阻抗相位角变化的柔性传感器。

进一步的，步骤(1)中所述碳纳米管薄膜的制备方法可以包括：以二茂铁为催化剂，二甲苯为碳源，加入噻吩作为生长促进剂，获得厚度可调的碳纳米管薄膜

本发明还提供了所述基于碳纳米管薄膜阻抗相位角变化的柔性传感器的检测方法，可以包括：柔性传感器拉伸形变时，采用其阻抗相位角作为信号传输数据。