[发明专利]一种具有多重灵敏度的柔性传感器的制备方法及灵敏度调控方法

说明书

一种具有多重灵敏度的柔性传感器的制备方法及灵敏度调控方法，属于传感器设计技术领域。本发明的目的是为了解决目前的传感器高灵敏度和宽的测量范围不能兼顾的问题，所述方法具体为：形状记忆聚合物基底的制备：将形状记忆聚合物的预聚物混合物浇筑在模具中，按照其对应的固化体制完全固化后，得到形状记忆聚合物基底；在形状记忆聚合物基底表面负载导电涂层，经过封装后与电路连接，获得柔性传感器。本发明将形状记忆聚合物的形状记忆特性和感应涂层感应形变的功能相结合，得到的柔性传感器灵敏度可控、可调，且这种可调特性具有良好的可逆性，解决了现有传感器灵敏度单一，使用范围受限等问题。

技术领域

本发明属于传感器设计技术领域，具体涉及一种具有多重灵敏度的柔性传感器的制备方法及灵敏度调控方法。

背景技术

随着科技的迅猛发展，可穿戴设备已经从科幻场景走入了我们的日常生活中。同传统技术相比，可穿戴设备在通讯、健康监测、身份识别以及无线支付等领域已经展现出了突出的应用优势。目前已开发的可穿戴电子器件有谷歌公司的Google Glass、苹果公司推出的iWatch以及各类型的运动手环，可以对人体运动状况、心率等进行实时监测。然而目前可穿戴设备的形态仍局限于传统的手表、手环、眼镜等形态，其原因在于关键功能器件仍局限于传统刚性结构材料，无法实现柔性化。

柔性可穿戴电子器件，即具有机械柔性并且可以直接或间接地与皮肤进行紧密贴合的电子装置，能工作于人体表面甚至体内。可穿戴电子器件可具有各种功能，如显示、传感、储存能量等，可应用于可穿戴生理监测治疗装置、电子皮肤、柔性可导电织物等方向。就目前而言，柔性可穿戴电子器件应该满足以下条件：较好的机械灵活性，以便于适应复杂的工作环境；足够大的形变，以满足人体运动时对于器件导电的形变要求；并且，柔性电子器件要求在延展和弯折情况下不损坏电学性能。

目前，虽然柔性传感电子器件的研究已取得突破性进展，但日愈复杂的使用环境对柔性传感器的应用提出了更高的要求，一般来说灵敏度低的传感器可以具备较大的测量范围，而灵敏度高的传感器则测量范围较窄。为了克服这一天然矛盾，实现传感器的灵敏度可调性，兼顾高灵敏度与高检测范围的角度出发，获得一种制备具有多重灵敏度且灵敏度可调的弯曲应变传感器及给出相应的调控方法是极为必要的。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前的传感器高灵敏度和宽的测量范围不能兼顾的问题，提供一种具有多重灵敏度的柔性传感器的制备方法及灵敏度调控方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种具有多重灵敏度的柔性传感器的制备方法，所述方法具体包括以下步骤：

步骤一：形状记忆聚合物基底的制备：将形状记忆聚合物的预聚物混合物浇筑在模具中，按照其对应的固化体制完全固化后，得到形状记忆聚合物基底；

步骤二：在形状记忆聚合物基底表面负载导电涂层，经过封装后与电路连接，获得柔性传感器。

一种上述制备的柔性传感器的灵敏度调控方法，所述方法具体为：

当形状记忆聚合物为单向形状记忆聚合物时，首先测试柔性传感器的灵敏度，然后将柔性传感器在温度高于玻璃化转变温度条件下进行拉伸，保持外力不变，温度降低到室温之后，获得传感器的临时形状，然后测试得到新的灵敏度，因此，通过不同的拉伸率，计算得到可调的灵敏度，并且，再次对传感器进行高于玻璃化转变温度的加热后，样品形状回复后，灵敏度重新回复到初始状态，因此，通过形状记忆变形过程，在单一的柔性传感器中获得了不同的灵敏度，并且，重复上述过程，即重新在高于玻璃化转变温度条件下对传感器进行形状改变，可以获得灵敏度的循环调控；

当形状记忆聚合物为双向形状记忆聚合物时，使用双向形状记忆聚合物，可以通过上述单向的步骤实现灵敏度的调控，不同的是，使用双向形状记忆聚合物制备的传感器，在灵敏度循环调控过程中，给与传感器拉伸形变时，不需要反复使用外力，只给予温度刺激即可。