[发明专利]表面图案化的压阻式电子皮肤的制备方法

说明书

本发明提供了一种表面图案化的压阻式电子皮肤的制备方法。取单壁碳纳米管、表面活性剂及去离子水混合得分散液，将分散液喷涂在热塑性聚氨酯膜表面，得到复合导电膜；复合导电膜至于图案模板上，用热风枪进行加热、并按压，得到带有微图案的复合导电膜；在复合导电膜喷涂液面边缘处涂银胶，涂银胶的两片导电复合膜喷涂液面对面组装，得到电子皮肤。该方法在图案化处理时没有化学试剂的加入，直接采用热风枪提供热量、然后按压即得到图案化的电子皮肤，制备方法简单、环保，解决了现有技术中无法进行大规模工业化生产的问题，也大大降低了生产成本，适用于大规模生产，所得电子皮肤性能很好，为柔性可穿戴压阻式电子皮肤的研制开辟了新的途径。

技术领域

本发明属于热塑性高分子加工和传感器技术领域，具体涉及一种表面图案化的压阻式电子皮肤的制备方法。

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了一种有望替换人类皮肤的新型传感器—电子皮肤。从科学的角度讲，电子皮肤就是一种新型可穿戴柔性仿生触觉传感器，它能够实现仿人类触觉感知功能的人造柔性电子器件。柔性电子皮肤作为可穿戴电子的一个重要分支，因其在人机交互、健康检测等方面的广泛应用而受到广泛的研究。

基于不同的传感机理，目前常见的柔性电子皮肤可以分为摩擦电式、压电式、电容式、压阻式等，其中压阻式电子皮肤以其信号处理简单、工作可靠等优点得到了广泛的应用。

在实际应用中，灵敏度是压阻式电子皮肤的一项重要指标，在活性材料表面制备微图案可以好的提高压阻式电子皮肤的灵敏度，因此为了提高压阻式电子皮肤的灵敏度，在活性材料表面制备图案得到发一定的展。制备弹性体表面微图案常用的方法有光刻技术、现代印刷方法、微接触印刷、直接书写技术、嵌段共聚物的自组装、不稳定性诱导的图案化等。目前这些常用的方法中制备过程复杂，成本很高、尤其使用的设备昂贵，非常不利于柔性电子皮肤技术由实验室向现实世界的工业化转变，也无法使具有优良性能的电子皮肤技术得到广泛的发展应用。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种表面图案化的压阻式电子皮肤的制备方法。该方法克服了现有技术中制备电子皮肤存在的技术问题，该方法制备过程简单易操作、成本低、且无有毒有害试剂的使用，绿色环保。

本发明是通过以下技术方案实现的

本发明提供了一种表面图案化的压阻式电子皮肤的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)取单壁碳纳米管(SWCNTs)、表面活性剂及去离子水混合，得到分散液，将分散液均匀喷涂在热塑性聚氨酯(TPU)膜的表面，SWCNTs/TPU得到复合导电膜(记为ST)；

(2)将复合导电膜至于图案模板上，喷涂有分散液的一面紧贴图案模板，然后用热风枪进行加热，加热后按压复合导电膜，按压完成后剥离，即得到带有微图案的复合导电膜(记为STM)；

(3)在复合导电膜喷涂液面边缘处涂银胶，银胶连接导线；涂银胶后的两片导电复合膜喷涂液面对面组装，即得到表面图案化的压阻式电子皮肤。

进一步地，所述分散液中单壁碳纳米管、表面活性剂及去离子水的质量比为1：2：1。

进一步地，单壁碳纳米管、表面活性剂与去离子水的混合具体如下：将表面活性剂及单壁碳纳米管至于去离子水中，在冰水浴条件下进行超声分散；超声分散后进行离心，取离心上清液即为分散液。

优选地，超声分散的功率为300-320W，超声分散时间为55-70分钟。

优选地，离心时采用的离心机优选为高速台式离心机，以8000r/min的转速离心12-18分钟。

更优选地，离心后，取上清液由上向下的80％作为分散液。

进一步地，所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸甘油酯等。