[发明专利]一种柔性电子材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种柔性电子材料及其制备方法和应用。该方法包括以下步骤：(1)将金纳米颗粒溶液与二维片状纳米材料溶液混合，于室温搅拌反应，制得修饰后的纳米复合材料；(2)将纺织线加入至步骤(1)所得产物中，并加热至液体完全蒸发为止，然后取出纺织线干燥，制得纳米复合材料电极；(3)在柔性织物上印刷导电碳浆，形成电极，然后于40～50℃干燥3～5h；(4)通过使步骤(2)和步骤(3)所得产物非电极区域缝合从而使电极接触区域自然接触即可。本发明通过使用纳米复合技术、丝网印刷技术和选用柔软织物来制作柔性可穿戴电子皮肤，使其佩戴舒适度和灵敏度明显提升，弥补了现有柔性可穿戴电子皮肤的不足。

技术领域

本发明属于柔性电子材料技术领域，具体涉及一种柔性电子材料及其制备方法和应用。

背景技术

柔性可穿戴电子皮肤是指代替人体皮肤实现感知的柔性传感器，能将外界产生的压力转化为清晰的电信号，是一种仿人体皮肤功能的柔性电子器件。柔性可穿戴电子皮肤涉及电子信息技术、传感器技术、医学技术和纳米技术等多个领域，运用多学科知识来达到模拟人体皮肤保护、感知和调节等功能，以此实现人体皮肤功能，在人体健康检测和实现机器人触觉等方面有广阔的应用场景。

英国市场分析公司IDTechEx预测，直至2028年，全球柔性电子市场有望达3010亿美元。另外，IDTechEx公司在过去十年中对可穿戴技术进行研究，研究结果显示，在整个这段时间里，可穿戴技术经历了一次动荡的成长，其话题迅猛增加，同时还伴随着数十亿美元的资金，成千上万的新专利申请与新的公司，以及成千上万的新产品和数百亿美元的新收入。迄今为止，可穿戴技术产品已取得了很大的成功，其2019年的总市场价值近700亿美元，自2014年以来规模已翻了一番。在急诊环境中，可穿戴设备可以对患者进行远程监测，医护人员可在安全距离内监测患者的生命体征。在COVID-19最严重的时期，隔离并实时监测自己的健康状况已被证明是有效的自我保护措施，因此，朝着可以帮助人们做到这一点的设备发展趋势是积极的。同时，柔性可穿戴医疗类产品因其柔软、轻薄的特性，为用户带来舒适的穿戴体验。显而易见的是，柔性可穿戴设备在健康管理方面具有极大的应用价值。随着5G、AI、电子皮肤等技术的不断发展，可穿戴医疗设备将会克服各种困难，在真正意义上成为可穿戴、智能化的医疗设备，在更大范围内和更深层次上为人们的健康生活提供坚实有力的保障。

从柔性可穿戴电子皮肤的佩戴舒适度和测量精准度两方面出发，现有的柔性电子皮肤的材料无法满足使用的需求，灵敏度不高，使用周期短，成本昂贵，阻碍了电子皮肤的发展，从而开发一种高灵敏度和佩戴舒适的柔性可穿戴电子皮肤具有很强的现实意义。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种柔性电子材料及其制备方法和应用，通过使用纳米复合技术、丝网印刷技术和选用柔软织物来制作柔性可穿戴电子皮肤，使其佩戴舒适度和灵敏度明显提升，弥补了现有柔性可穿戴电子皮肤的不足。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种柔性电子材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将金纳米颗粒溶液与二维片状纳米材料溶液中的金纳米颗粒和黑磷的质量比以2:5~10:5比例混合，于室温搅拌反应，直至颜色从黑色变为酒红色时停止搅拌，制得修饰后的纳米复合材料；

（2）将长5厘米的纺织线加入至步骤（1）所得产物中，并加热至液体完全蒸发为止，然后取出纺织线并于30~40℃干燥1~2h，制得纳米复合材料电极；

（3）在柔性织物上印刷导电碳浆，形成电极，然后于40~50℃干燥3~5h；

（4）通过使步骤（2）和步骤（3）所得产物非电极区缝合从而使电极接触区域自然接触即可。