[发明专利]一种防水透气电子皮肤及其制备方法

说明书

本发明提供了一种防水透气电子皮肤及其制备方法，属于电子皮肤技术领域。本发明提供的防水透气电子皮肤包括纺织布料，所述纺织布料的纺织纤维自内至外依次包覆有石墨烯层和固化聚二甲基硅氧烷防水层。本发明通过在纺织布料的纺织纤维上包裹石墨烯层，石墨烯能够形成导电网络，保证电子皮肤的导电性；本发明在石墨烯层表面包覆固化聚二甲基硅氧烷，聚二甲基硅氧烷对水具有排斥效果，能够保证纺织布料不被水浸润，使纺织布料具有良好的防水性。同时，由于石墨烯层和固化聚二甲基硅氧烷防水层包覆在纺织布料的纺织纤维表面，相邻的纺织纤维间还存在孔隙，气体仍能够从纺织材料的孔隙结构中通过，因此本发明提供的防水透气电子皮肤的透气性。

技术领域

本发明涉及电子皮肤技术领域，特别涉及一种防水透气电子皮肤及其制备方法。

背景技术

电子皮肤广泛应用于智能机器人、仿生义肢、可穿戴设备方面，在多领域内都有巨大潜力。目前，国内外的科学家在可穿戴电子皮肤上作出了许多成果，如基于导电凝胶的电子皮肤、电子皮肤自愈性的研究、电子皮肤的健康监测研究等。例如，在机器人电子皮肤方面，我国科学家提出了一种可用于机器人的8×8阵列的柔弹性仿生电子皮肤触觉传感器。他们将银纳米线(AgNWs)/PDMS复合材料制作的柔弹性阵列导线作为上下电极层，将压阻橡胶圆片结合多孔PDMS制作中间传感层，从而实现传感器阵列的柔弹性。

如果将电子皮肤直接作用于人体的话，还需要考虑电子皮肤的防水性和透气性。但是，上述电子皮肤并不能达到防水性和透气性的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种防水透气电子皮肤及其制备方法。本发明提供的防水透气电子皮肤兼具良好的防水性、透气性和导电性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种防水透气电子皮肤，包括纺织布料，所述纺织布料的纺织纤维自内至外依次包覆有石墨烯层和固化聚二甲基硅氧烷防水层。

优选的，所述纺织布料为莫代尔布料、涤纶布料、氨纶布料或腈纶布料。

优选的，所述纺织布料的密度为130～200g/m²。

优选的，所述石墨烯层的厚度为1～100nm。

优选的，所述固化聚二甲基硅氧烷防水层的厚度为1～100nm。

本发明提供了上述防水透气电子皮肤的制备方法，包括以下步骤：

(1)将纺织布料第一浸渍于氧化石墨烯水分散液中，得到负载有氧化石墨烯的纺织布料；

(2)将所述负载有氧化石墨烯的纺织布料进行氢碘酸蒸汽还原，得到负载有石墨烯的纺织布料；

(3)将所述负载有石墨烯的纺织布料第二浸渍于聚二甲基硅氧烷-固化剂的有机溶液中，取出浸渍后的纺织布料进行加热，得到防水透气电子皮肤。

优选的，所述步骤(1)中氧化石墨烯水分散液的质量浓度为0.5～2mg/mL。

优选的，所述步骤(2)中氢碘酸蒸汽还原的温度为60～90℃，时间为1～3h。

优选的，所述聚二甲基硅氧烷-固化剂的有机溶液中包括聚二甲基硅氧烷和固化剂，所述聚二甲基硅氧烷-固化剂的有机溶液中聚二甲基硅氧烷的质量浓度为0.05～2mg/mL；所述聚二甲基硅氧烷和固化剂的质量比为5～20:1。

优选的，所述步骤(3)中加热的温度为60～90℃，时间为1～3h。