[发明专利]一种电子皮肤自修复专用微胶囊材料及制备方法

说明书

本发明涉及电子皮肤自修复材料技术领域，具体涉及一种电子皮肤自修复专用微胶囊材料及制备方法。制备方法为：(a).预先制备预聚体；(b)将石墨烯、离子液、双环戊二烯在乳化剂作用下分散得到乳化液；(c).将（b）步骤制备得到的乳化液加入反应容器，在充分搅拌的条件下缓慢加入（a）步骤制备得到的预聚体，并升温至50～80℃，保温继续反应至少30分钟，预聚体进一步聚合形成壁材包覆石墨烯、离子液、双环戊二烯的胶囊悬浮浆液，过滤、干燥后得到橡胶基电子皮肤自修复专用微胶囊材料。该微胶囊材料在制备电子皮肤时，掺于内外橡胶基层中，一旦电子皮肤损坏，胶囊能实现电子皮肤完全自修复功能。

技术领域

本发明涉及电子皮肤自修复材料技术领域，具体涉及一种电子皮肤自修复专用微胶囊材料及制备方法。

背景技术

人体皮肤是活跃、敏感和高弹性的感觉器官，承担着保护身体、排汗、温度调节、感知冷热和压力等功能。人体躯体感觉系统能够通过皮肤中的触觉、温度、痛觉等感受器，将外界环境刺激转化为电脉冲信号，经过神经通路传导至神经中枢，从而使皮肤获得触觉、痛觉等感觉功能。基于皮肤这种多功能生物模型，科学家们开展了一门新兴学科研究——触感电子学（俗称“电子皮肤”，Electronic skin, E-skin），用来模仿皮肤的感觉功能如触觉、温度感知等功能。目前，电子皮肤在柔性或弹性基底上制作具备探测压力、温度或其他刺激的传感器及阵列，可感知周围环境中的各种物理、化学、生物等信号，将有助于开发新型人机接口、智能机器人、仿生假肢等智能化系统。此外，电子皮肤的重要发展趋势是多功能化与多重刺激同步监测。实现温度、湿度、紫外光、磁、应变、压力和接近等多种外界刺激的实时同步监测。

电子皮肤在智能控制中经常与外界环境直接接触，而且随着智能控制的工作，在动态工作时电子皮肤存在破裂的风险。一旦破裂，会导致灵敏度下降，甚至传感失效。在进行修复时，由于电子皮肤内置由导电体等，容易阻断微电路。

鉴于电子皮肤主要为橡胶基体，我们希望使电子皮肤具有自动修复裂纹并接通电路。

申请号为CN201711111133.6的中国专利申请公开了一种高强度自修复导电磁性电子皮肤材料及其制备方法。该方法将聚吡咯包裹在纳米纤维素表面，并固载Fe3O4磁性粒子，然后加入到琼脂糖水溶液中混合均匀，制备出高强度自修复导电磁性电子皮肤材料。本发明利用纳米纤维素/聚吡咯/Fe3O4复合物使得琼脂糖水凝胶同时具有高强度、导电性和磁性性能，改进了普通琼脂糖水凝胶的低强度、无导电性和无磁性的三大缺点，使其可作为一种新型多功能电子皮肤材料。

申请号为CN201711324710.X 的中国专利申请公开了一种橡胶软体材料及其合成方法，首先，对天然橡胶分子主链中的部分双键进行环氧化：向天然胶乳或配置的天然橡胶乳液中加入甲酸和双氧水对双键进行环氧化。然后，用pH值调节剂调节乳液体系pH值。最后，加入多功能团改性剂和促进剂，制得自修复弹性软体材料。该材料在温和温度条件下具有快速、高效的自修复性能，柔性好，变形大。在无任何外加力刺激条件下，两切断面在室温和50oC下自然拼接2h，自修复效率分别达到50.6%和81.5%。剪切模量范围0.5~2.0MPa，断裂伸长率400-1200%。该自修复弹性软体材料在电子皮肤、人造肌肉、胶黏剂、涂料等领域有重要的应用价值。

申请号为CN201710052404.9的中国专利申请公开了一种电子皮肤基底及其制备方法和电子皮肤。本发明电子皮肤基底制备方法包括的步骤有：配制用于制备电子皮肤的树脂溶液、旋涂树脂膜和在树脂膜表面旋涂多巴胺膜等步骤。本发明电子皮肤基底制备方法制备的电子皮肤基底具有优异的生物相容性、粘性和透气性以及安全性，与人体皮肤贴合后不会有异物感，提高了用户体验效果，且在活动不易脱落，不产生过敏现象；另一方面工艺条件易控，有效保证了制备的电子皮肤基底性能的稳定性，提高了生产效率，降低了生产成本，且不含有毒有害物质，环保安全。电子皮肤含有本发明电子皮肤基底。