[发明专利]一种用于制备电子皮肤的柔性涂料及制备方法

说明书

本发明属于电子皮肤的技术领域，提供了一种用于制备电子皮肤的柔性涂料及制备方法。该方法是将羧基聚酯树脂、碳纳米管、聚氨酯树脂、硅氧烷类流平剂、乙酸乙酯、多巴胺和增韧剂按比例混合制成柔性涂料。与传统方法相比，本发明的制备的柔性涂料，成膜后，具有优异的柔性触感，并且柔韧性好，不易脆裂，具有优异的生物相容性、粘性和透气性以及安全性，在活动不易脱落，与人体皮肤贴合后不会有异物感，用户体验效果好，可广泛用于制备电子皮肤领域。

技术领域

本发明属于电子皮肤的技术领域，提供了一种用于制备电子皮肤的柔性涂料及制备方法。

背景技术

电子皮肤，又名新型可穿戴柔性仿生触觉传感器，是贴在“皮肤”上的电子设备，因而习惯性的被称为电子皮肤。相较于传统的刚性触觉传感器，电子皮肤更加轻薄柔软，可被加工成各种形状，像衣服一样附着在人体或者是机器人的身体表面，使其具备感觉和触觉。电子皮肤(E-skin)是当今电子、机械、仪器和医学等领域的研究热点之一,直接关系到机器人、医疗设备、人体假肢、可穿戴设备等载体的智能化和多功能化。

目前，电子皮肤主要应用于人体生理参数检测和机器人柔性触觉传感器两大领域。通过将电子皮肤安装到人体对应的关键部位，从而实现人体心率、血压、肌肉张力等生理参数的检测。通过将电子皮肤贴附在机器人手指、手臂上，使得机器人获得了感受外界触摸力的能力。

按照电子皮肤的基本构造划分，电子皮肤的材料可以分为敏感材料和基底材料两大类。其中，敏感材料作为电子皮肤的灵魂，能够直接影响电子皮肤精准度、抗干扰、低成本、微型化等多项性能指标，因此备受研发人员的关注和重视。近年来，电子皮肤传感器发展迅速，其性能在多方面已能模仿甚或超越人类皮肤，其研究成果已逐渐应用于生产生活、康复医疗等多领域． 未来，电子皮肤传感器应结合多学科知识向高柔弹性、高灵敏度、多功能、自愈合和自供电等方向发展，达到与人类皮肤更加近似的综合感知触觉性能，以适应复杂的外部环境。

目前国内外在电子皮肤技术，尤其是柔性电子皮肤敏感材料方面已取得了一定成效。其中李元庆等人发明了一种基于纤维素的柔性应力-应变敏感材料的制备方法（中国发明专利申请号201510853992.7），包括如下步骤如下：将纤维素加入水中混合均匀，形成0.2~5wt%的水溶液；将上述水溶液冷冻干燥，制得纤维素气凝胶；在真空或惰性气氛保护下，在600~1000℃的高温下进行裂解处理0.5~5小时，制得碳凝胶；浇注PDMS树脂，真空脱泡；树脂固化后，即得具有高灵敏度的柔性应力-应变敏感材料；该方法具有原料丰富、便宜、可再生，制备工艺简单、可控，所制得的应力-应变敏感材料应变范围大、灵敏度高的特点。另外，王栋等人发明了一种柔性纳米纤维基电子皮肤及其制备方法（中国发明专利申请号201610030975.8），该电子皮肤由两层导电化处理过的柔性纳米纤维膜贴合而成，柔性纳米纤维膜的厚度为30~500μm，其中，相贴合的两面中，至少一面具有微凹槽或微突起结构；该发明可以解决现有技术中工作电压高、功耗大及灵敏度低的问题；兼具敏感层和导电级的作用，结构单一，工艺简单，能用于工业化生产；具有很好的生物相容性，故能很好的与人体皮肤融为一体，便于构筑成可穿戴器件；加之用于本发明中的电子皮肤独特的纳米结构使得该设备具有的灵敏度更高、稳定性更好；再者整个器件轻小灵巧具有携带方便的优点。

可见，现有技术中电子皮肤的柔性不足，应用效果不理想，通过将电子皮肤敏感材料制备成涂料，经过涂刷制备电子皮肤的研究尚未成熟，并且存在成膜后柔韧性不好，易脆裂，并且与人体皮肤生物兼容性差、透气性和贴附性不理想等问题。

发明内容

针对这种情况，我们提出一种用于制备电子皮肤的柔性涂料及制备方法，改善了电子皮肤的柔性触感，并且具有良好的生物相容性，粘性和透气性以及安全性。

为实现上述目的，本发明涉及的具体技术方案如下：

一种用于制备电子皮肤的柔性涂料，所述柔性涂料由羧基聚酯树脂、碳纳米管、聚氨酯树脂、硅氧烷类流平剂、乙酸乙酯、多巴胺和增韧剂组成。