[发明专利]具有透气、透湿及热调节性能的柔性电子皮肤及其制备方法有效

专利信息
申请号: 201810983371.4 申请日: 2018-08-27
公开(公告)号: CN109029508B 公开(公告)日: 2023-05-23
发明(设计)人: 李沐芳;王栋;昌康琪;钟卫兵;向晨雪;蒋海青;刘琼珍 申请(专利权)人: 武汉纺织大学
主分类号: G01D5/12 分类号: G01D5/12;D04H1/728;C08J5/18;C08L23/00
代理公司: 武汉卓越志诚知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 42266 代理人: 胡婷婷
地址: 430200 湖*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 具有 透气 调节 性能 柔性 电子 皮肤 及其 制备 方法
【说明书】:

本发明公开了一种具有透气、透湿及热调节性能的柔性电子皮肤及其制备方法,属于柔性传感器技术领域。该柔性电子皮肤由纳米纤维膜、不完全覆盖在纳米纤维膜表面的导电涂层组成,导电涂层以闭合的线型或/和不闭合的线型负载在纳米纤维膜表面,纳米纤维膜为具备多孔结构的弹性聚烯烃共聚物纳米纤维膜。本发明设计的电子皮肤在保证其自身优异的拉力/压力传感性能的基础上,由于聚烯烃纳米纤维膜特有的三维多孔结构、弹性及红外透过性能,以及导电涂层未完全覆盖的设计方式,保证了由其制备所得的电子皮肤具备良好的柔韧性、透气、透湿及热调节性能。

技术领域

本发明涉及一种柔性电子皮肤,属于柔性传感器技术领域,具体地涉及一种具有透气、透湿及热调节性能的柔性电子皮肤及其制备方法。

背景技术

近年来,随着科技的飞速发展,电子科学与技术与医学领域交叉融合诞生出了一种有望替换人体皮肤的新型传感器-电子皮肤,从科学的角度来将,电子皮肤就是一种新型可穿戴仿生触觉传感器,它能够实现人类触觉感知功能的人造柔性电子器件。

现有的柔性电子皮肤基底大多数采用PDMS薄膜,如中国发明专利申请(申请公布号:CN108078543A,申请公布日:2018-05-29)公开了一种高灵敏度电子皮肤的制备方法,该电子皮肤具有聚乙烯醇-银纳米线/石墨烯-PDMS三明治结构,通过喷涂的方式在PET基材的表面形成一层相互交叠堆积的银纳米线导电网络,之后再在银纳米线网络上均匀喷涂分散一层由大片石墨烯和小片石墨烯混合的石墨烯,这些石墨烯沉积在银纳米线网络之间或联通相邻的银纳米线,进一步增强导电网络的导电性能,之后,使用旋涂的方式在上述导电网络表面旋涂一层聚乙烯醇溶液作为电子皮肤的基体,最后,待聚乙烯醇干燥后,将复合膜从PET薄膜上分离开,将该复合膜转移到烘箱中,翻转表面,在与PET接触的一面蒸镀一层PDMS薄膜,这样就得到了一种三明治结构的电子皮肤。

又如中国发明专利申请(申请公布号:CN107778480A,申请公布日:2018-03-09)公开了一种柔性电子皮肤传感器及其制备方法,其中,柔性电子皮肤传感器包括若干压力传感单元;压力传感单元由两片柔性且可伸缩的超薄PDMS膜、分别贴附于两片超薄PDMS膜之间的两片电极,以及设置于两片电极之间的复合压力传感器膜组成;复合压力传感膜由若干聚苯胺中空纳米球和用于连接相邻聚苯胺中空纳米球的多壁碳纳米管组成,各压力传感单元利用等离子体处理机,并采用电极像素处理以形成呈设定面积的传感列阵。

其中,上述两件申请的柔性电子皮肤的基底为PDMS薄膜,而PDMS薄膜存在透气、透湿及热调节性能差的问题。

再如中国发明专利申请(申请公布号:CN107913067A,申请公布日:2018-04-17)公开了一种基于天然纤维素纳米纤维的电子皮肤及其制备方法,通过采用抽滤或静电吸附法将碳纳米管、石墨烯、银纳米线等导电纳米材料固定在细菌纤维素(BC)纳米纤维膜上赋予纤维膜导电特性;将作为介电层的聚乙烯薄膜置于两片厚度均一的导电BC纳米纤维膜中间构成微型可拉伸、可压缩电容器,即制备得到基于天然纤维素纳米纤维的电子皮肤。本申请的优点是为寻找替换合成高聚物的生物相容性更好的电子皮肤提供了技术支持,缺点是天然纤维素纳米纤维膜在表面吸附导电纳米材料以后,其透气、透湿及热调节性能大大降低,同时该申请的制备工序复杂,不利于产业化。

发明内容

为解决上述技术问题,本发明提供了一种工艺简单、成本低廉、适宜工业化生产的具有透气、透湿及热调节性能的柔性电子皮肤及其制备方法。

为实现上述目的,本发明公开了一种具有透气、透湿及热调节性能的柔性电子皮肤,它由纳米纤维膜、负载在所述纳米纤维膜表面的具备特定形状的导电涂层组成,所述导电涂层以不完全覆盖所述纳米纤维膜表面的方式设置在所述纳米纤维膜的表面,所述纳米纤维膜为具备多孔结构的弹性聚烯烃共聚物纳米纤维膜。

进一步地,所述特定形状由闭合的线型或/和不闭合的线型组成。

进一步地,所述特定形状由闭合的线型组成。

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