[发明专利]一种压电-摩擦电混合型自驱动电子皮肤及其制备方法

权利要求书

1.一种压电-摩擦电混合型自驱动电子皮肤的制备方法，其特征在于，包括：

第一步：将3g聚苯乙烯加入到10gN,N-二甲基甲酰胺溶剂中，在水浴锅40℃的条件下进行加热搅拌7小时溶解，得到电负性聚合物溶液，取出冷却后在200W的条件下超声40分钟消泡处理；通过涂布机，将聚苯乙烯溶液旋涂在洁净的荷叶表面，并在烘箱中80℃固化3小时成膜；随后将聚苯乙烯薄膜与荷叶进行分离，超声清洗，自然晾干，得到200微米厚的柔性透明多孔电负性薄膜；

第二步：将50mg的银纳米线加入到28gN,N-二甲基甲酰胺和20g丙酮的混合溶剂中，在室温下用300W的功率进行超声分散3小时形成均一稳定的分散液；将15g聚偏氟乙烯-三氟乙烯，偏氟乙烯:三氟乙烯＝80:20，加入上述分散体系中，在水浴锅60℃条件下加热搅拌5h形成均一稳定的溶液，将其加入到静电纺丝装置中的注射器中，并纺丝制备成压电纤维；具体纺丝参数为：电压30kV，接收距离25cm，灌注速度3mL/h，相对湿度40％，温度为室温25℃，进行静电纺丝制备厚度为120μm的银纳米线掺杂的压电纳米纤维膜；

第三步：将2g聚氨酯加入到8gN,N-二甲基甲酰胺溶剂中，在室温下搅拌溶解6小时，并在100W的条件下超声2小时消泡处理，得到均匀的聚氨酯溶液；通过旋涂工艺，将聚氨酯溶液旋涂在洁净的玻璃板上，并在烘箱中100℃条件下热固化1.5小时，得到100微米厚的弹性的第一柔性透明封装层和第二柔性透明封装层；

第四步：将第一步、第二步、第三步得到的柔性透明多孔电负性薄膜、压电纳米纤维膜、和第一、第二、第三柔性导电织物电极进行激光切割得到0.25cm²的正方形，将第一步得到电负性摩擦层和具有粘性的商业化第一柔性织物电极物理复合，制备成摩擦电传感部分；另外将压电纳米纤维膜夹在第二、第三柔性导电织物电极之间形成三明治结构，即为压电传感部分，排成阵列，随后用第一柔性透明封装层和第二柔性透明封装层把阵列进行封装；

第五步：将第四步得到的摩擦电传感部分和压电传感部分以摩擦电传感部分在上、压电传感部分在下的顺序设置，通过真空热封技术，100摄氏度，封装形成稳定的复合结构，得到压电-摩擦电混合型自驱动电子皮肤。

2.如权利要求1所述的一种压电-摩擦电混合型自驱动电子皮肤的制备方法制备的一种压电-摩擦电混合型自驱动电子皮肤，其特征在于，包括摩擦电传感部分以及设于其下侧的压电传感部分，所述的摩擦电传感部分包括柔性透明多孔电负性薄膜以及设于柔性透明多孔电负性薄膜下侧的第一柔性导电织物电极，所述的压电传感部分包括压电纳米纤维薄膜以及分别设于压电纳米纤维膜的上、下两侧的第二柔性导电织物电极和第三柔性导电织物电极，所述的压电纳米纤维膜通过静电纺丝技术得到，所述的柔性透明多孔电负性薄膜为以荷叶为模板制备得到的多孔结构。

3.如权利要求2所述的压电-摩擦电混合型自驱动电子皮肤，其特征在于，所述的摩擦电传感部分以及压电传感部分通过封装工艺进行复合。

4.如权利要求2所述的压电-摩擦电混合型自驱动电子皮肤，其特征在于，所述的第一柔性导电织物电极和第二柔性导电织物电极之间设有第一柔性透明封装层，所述的第三柔性导电织物电极的下侧设有第二柔性透明封装层。

5.如权利要求2所述的压电-摩擦电混合型自驱动电子皮肤，其特征在于，所述的柔性透明多孔电负性薄膜的厚度为20-200μm，所述的第一、第二、第三柔性导电织物电极的厚度均为10-40μm，所述的压电纳米纤维薄膜的厚度均为20-100μm，所述的第一、第二柔性透明封装层的厚度均为10-40μm。