[发明专利]一种纤维基压力-温度双模式电子皮肤及其制备方法

权利要求书

1.一种纤维基压力-温度双模式电子皮肤，其特征在于，包括压力传感部分及温度传感部分，所述的压力传感部分包括压电纳米纤维膜及设于压电纳米纤维膜上、下表面的柔性导电织物电极，所述的温度传感部分包括具有温度传感性的碳纳米纤维膜以及分别设于碳纳米纤维膜上表面左、右两端的柔性导电织物电极条。

2.如权利要求1所述的纤维基压力-温度双模式电子皮肤，其特征在于，所述的压电纳米纤维膜通过静电纺丝技术得到，其厚度为20-90μm；所述的纳米纤维膜碳纳米纤维膜通过静电纺丝技术及热处理工艺得到，其厚度为10-60μm；所述的柔性导电织物电极条的厚度为10-60μm。

3.如权利要求1所述的纤维基压力-温度双模式电子皮肤，其特征在于，所述的压力传感部分、温度传感部分的上、下表面分别设有透明封装材料，所述的透明封装材料为聚氨酯透明薄膜、聚二甲基硅氧烷和甲基含氢聚硅氧烷中的任意一种或两种的混合物，其厚度为10-40μm；所述柔性导电织物电极条从上下两层透明封装材料之间的边缘露出。

4.权利要求1-3任意一项所述的纤维基压力-温度双模式电子皮肤的制备方法，其特征在于，包括：

第一步：将无机纳米填料通过超声分散在有机溶剂中，得到第一分散液；将聚合物原料加入到第一分散液中，搅拌形成含无机纳米颗粒和聚合物的第一纺丝液，将第一纺丝液加入到静电纺丝装置中的注射器中，设置工艺参数进行静电纺丝得到压电纳米纤维膜；

第二步：将碳纳米纤维的前驱体聚合物材料溶解在溶剂中，搅拌，得到均匀的第二纺丝液，经过静电纺丝制备得到前驱体碳纳米纤维膜；将前驱体碳纳米纤维膜经过热处理工艺制备得到具有温度传感特性的纳米纤维膜；

第三步：将第一步制备的压电纳米纤维膜切割后夹在两层柔性织物电极内部进行复合，形成三明治结构，得到压力传感部分；然后在顶部柔性导电织物上粘附透明封装材料作为绝缘层，将第二步制备的碳纳米纤维膜切割后在左、右两端粘附柔性导电织物条并转移到透明封装材料上，形成温度传感部分；以压力传感部分在下、温度传感部分在上的顺序排成阵列，在整个器件的底部和顶部用透明封装材料进行封装，得到纤维基压力-温度双模式电子皮肤。

5.如权利要求4所述的纤维基压力-温度双模式电子皮肤的制备方法，其特征在于，所述第一步中的无机纳米填料包括碳纳米管、钛酸钡、锆钛酸铅、纳米氧化锌和石墨烯中的任意一种或几种的混合物；所述第一纺丝液中无机纳米填料的质量含量不大于20％。

6.如权利要求4所述的纤维基压力-温度双模式电子皮肤的制备方法，其特征在于，所述第一步中的有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、六氟异丙醇、三氯甲烷、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮和异丙醇中的至少一种；所述的聚合物原料为聚丙烯腈、聚三氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯和聚偏氟乙烯-三氟乙烯中的任意一种或几种的混合物；所述的第一纺丝液中聚合物原料的质量浓度为10％～50％。

7.如权利要求4所述的纤维基压力-温度双模式电子皮肤的制备方法，其特征在于，所述第一步中超声的工艺参数为：功率30～400W，时间1～400min；所述搅拌的工艺参数为：温度20～80℃，时间1～24h；所述静电纺丝技术参数：电压5～50kV，接收距离5～40cm，灌注速度0.1～10mL/h，滚筒转速10～100r/min，温度5～40℃，相对湿度10～80％。

8.如权利要求4所述的纤维基压力-温度双模式电子皮肤的制备方法，其特征在于，所述第二步中碳纳米纤维的前驱体聚合物材料为聚丙烯腈及其共聚物、聚乙烯醇、聚苯并咪唑和聚酰胺酸中的至少一种；所述的溶剂为水、N,N-二甲基乙酰胺、六氟异丙醇、三氯甲烷、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮和异丙醇中的至少一种；所述第二纺丝液的质量浓度为1～50％。