[发明专利]一种柔性可穿戴传感器阵列及其制备方法

权利要求书

1.一种柔性可穿戴传感器阵列的制备方法，所述的柔性可穿戴传感器阵列由行导线（1）、力敏薄膜（2）、列导线（3）、双面透明胶带（4）、绝缘薄膜（5）和排线孔（6）组成；所述的行导线（1）和列导线（3）排布于力敏薄膜（2）上下两侧，双面透明胶带（4）分别铺设于行导线（1）和列导线（3）上下两面，绝缘薄膜（5）分别铺设于双面透明胶带（4）上；所述的排线孔（6）分别设置在行导线（1）和列导线（3）两侧，其特征在于它是按照以下步骤进行的：

一、力敏薄膜制备

1）炭黑分散液制备：利用超声分散机将炭黑和分散剂超声分散30~60 min，得到均匀的炭黑分散液以备用；

2）聚氨酯溶液制备：利用超声分散机将聚氨酯和分散剂超声分散30~60 min，得到均匀的聚氨酯溶液以备用；

3）导电炭黑-聚氨酯复合材料制备：将步骤1）制备好的炭黑分散液和步骤2）制备好的聚氨酯溶液超声分散10~20 min后，加入氧化烟锡粉末，继续超声分散30~60 min，再利用真空行星搅拌机搅拌30~40 min；再超声分散30~60 min，再搅拌30~40 min，如此反复进行5次，得到分散均匀的导电炭黑-聚氨酯复合材料；

4）导电炭黑-聚氨酯力敏薄膜制备：将步骤3）得到的导电炭黑-聚氨酯复合材料，在80~90 ℃ 真空干燥2 h，再利用自动制膜机制备成力敏薄膜，制备好的薄膜在105~115 ℃ 环境下固化4 h，最终得到力敏薄膜；

二、导线排布

1）力敏薄膜打孔：利用激光切割机在力敏薄膜上刻蚀出正交的孔洞；

2）将多根行导线以及多根列导线，以针织的方式等间距的排布在力敏薄膜上、下两侧，以形成正交电极阵列，最终形成多根行导线-力敏薄膜-多根列导线的“三明治”结构；

所述的行导线与列导线均通过排线孔交替排列在力敏薄膜两侧，在每个行导线和列导线相交处行导线和列导线排布于力敏薄膜上下两侧；

三、传感器阵列组装

将步骤二所述的“三明治”结构两侧分别粘贴一层双面透明胶带，最后再分别在透明胶带外侧粘贴一层绝缘薄膜；

四、暴露导线封装处理

将暴露的导线用PDMS作绝缘处理：PDMS均匀的涂覆在暴露导线表面，在60 ℃下处理固化2 h后，在室温环境下放置12 h。

2.根据权利要求1所述的一种柔性可穿戴传感器阵列的制备方法，其特征在于所述的分散剂为DY-9006。

3.根据权利要求1所述的一种柔性可穿戴传感器阵列的制备方法，其特征在于所述的聚氨酯为热可塑性聚氨酯，拉伸强度70 MPa，断裂伸长率高达1000%，耐高温

性120 ℃。

4.根据权利要求1所述的一种柔性可穿戴传感器阵列的制备方法，其特征在于导电炭黑-聚氨酯复合材料中炭黑质量分数为5 ~10wt.%。

5.根据权利要求1所述的一种柔性可穿戴传感器阵列的制备方法，其特征在于氧化烟锡粉末为40%氢氧化钠溶液表面改性处理的纳米氧化烟锡粉末，平均粒径为30~50 nm，比表面积35 m²/kg。

6.根据权利要求1所述的一种柔性可穿戴传感器阵列的制备方法，其特征在于力敏薄膜厚度为0.1 ~0.3 mm。

7.根据权利要求1所述的一种柔性可穿戴传感器阵列的制备方法，其特征在于所述的双面透明胶带宽5 mm，厚0.1 mm。

8.根据权利要求1所述的一种柔性可穿戴传感器阵列的制备方法，其特征在于所述的绝缘薄膜为聚乙烯薄膜，厚度为15~30 μm。

9.根据权利要求1所述的一种柔性可穿戴传感器阵列的制备方法，其特征在于所述的PDMS 单体和交联剂比例为15:1。