[发明专利]一种基于MXene材料的电子皮肤及其制备方法

权利要求书

1.一种基于MXene材料的电子皮肤，其特征在于，所述电子皮肤包括柔性衬底、敏感材料和电极；所述敏感材料为基于MXene材料的导电薄膜阵列，所述MXene材料为过渡二维金属碳化物或碳氮化物中的至少一种；所述柔性衬底用于支撑和保护所述敏感材料；所述电极分布于每个基于MXene材料的导电薄膜的两端；所述柔性衬底为弹性橡胶；

将所述电子皮肤靠近外部热源，所述电子皮肤中柔性衬底在外部热源温度的作用下体积发生膨胀或收缩，从而引起每个基于MXene材料的导电薄膜的导电通路发生改变，进而导致每个基于MXene材料的导电薄膜的电阻值发生变化，经过对于每个基于MXene材料的导电薄膜的电阻值变化的数据统计，从而感知外部热源的温度变化与形状，并进行图像化显示；

所述电子皮肤的温度响应范围为0～200℃，灵敏度为0.01～1000℃^-1。

2.根据权利要求1所述的电子皮肤，其特征在于，所述电子皮肤的响应时间为6.3秒，精确度为0.05 ℃。

3.根据权利要求1所述的电子皮肤，其特征在于，所述外部热源为人体、水、或波长范围从紫外至红外的光源。

4.根据权利要求1所述的电子皮肤，其特征在于，所述电阻的测定方法包括：将电阻测试装置连接在布于所述每个基于MXene材料的导电薄膜两端的电极上，从而测试得到每个基于MXene材料的导电薄膜的电阻值；或者利用电化学工作站测试通过每个基于MXene材料的导电薄膜的电流，根据电流计算得到电阻值。

5.根据权利要求4所述的电子皮肤，其特征在于，所述电阻测试装置为万用表。

6.根据权利要求1所述的电子皮肤，其特征在于，所述MXene材料为Ti₃C₂、Ti₂C、Hf₃C₂、Ta₃C₂、Ta₂C、Zr₃C₅、V₂C中的至少一种；所述MXene材料的片层侧向尺寸为100 nm～5μm，片层厚度为1～100 nm。

7.根据权利要求1所述的电子皮肤，其特征在于，所述基于MXene材料的导电薄膜的厚度为100 nm～10μm。

8.根据权利要求1所述的电子皮肤，其特征在于，所述基于MXene材料的导电薄膜的尺寸为（6～7）mm×（6～7）mm；相邻两个基于MXene材料的导电薄膜的间隔为6～7 mm。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的电子皮肤，其特征在于，所述柔性衬底为聚氨酯PU、聚二甲基硅氧烷PDMS、Ecoflex、Dragon Skin中的至少一种；所述电极为银。

10.一种包括权利要求1-9 中任一项所述的电子皮肤的制备方法，其特征在于，包括：

首先，利用合成的MXene材料制备MXene导电薄膜，并对柔性衬底进行预聚合处理；

其次，将所述MXene导电薄膜阵列式地贴附于预聚合的柔性衬底表面，并使柔性衬底完全固化；

再者，在每个MXene导电薄膜的两端设置电极；

最后，使用柔性衬底对敏感材料进行封装。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述MXene材料由母相材料MAX相刻蚀得到。

12.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述MXene导电薄膜通过真空抽滤、喷涂、喷墨打印或丝网印刷制备得到。

13.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述预聚合温度为50～200℃，预聚合时间为5～60 分钟。