[发明专利]一种柔性纳米膜压力传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种柔性纳米膜压力传感器，其特征在于所述传感器由两片镀有金电极的聚乙烯醇纳米纤维膜，以及中间离子凝胶纳米纤维膜组成三明治结构；所述聚乙烯醇纳米纤维膜镀有金电极的一面相对叠合，金电极在聚乙烯醇纳米纤维膜表面未完全覆盖，四周留有宽度为0.3mm的空白区域作为与离子凝胶纳米纤维的粘连区域。

2.如权利要求1所述一种柔性纳米膜压力传感器，其特征在于，所述离子凝胶纳米纤维膜的平均厚度为50～80μm。

3.如权利要求1所述一种柔性纳米膜压力传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、制备聚乙烯醇纳米纤维膜；

步骤S2、在步骤S1所得聚乙烯醇纳米纤维膜表面镀金电极；

步骤S3、聚乙烯醇纳米纤维膜表面镀金电极后，在金电极的末端用导电银胶焊一根铜线；

步骤S4、离子液体和聚合物混合制备前驱液体，随后通过静电纺丝制备离子凝胶纳米纤维膜；

步骤S5、将两片表面镀金电极的聚乙烯醇纳米纤维膜与离子凝胶纳米纤维膜组装成单个传感器。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1，包括以下几个具体步骤：

步骤S11，将聚乙烯醇加入溶剂纯水中，质量比为1：9；加入搅拌子，在70摄氏度温度下水浴加热搅拌至全部溶解，然后在室温下静置，消除搅拌过程产生的气泡，得到静电纺丝的前驱液体；

步骤S12，所得的前驱液体倒入针管，在机械泵的驱动和高压电场的作用下，针头中的液体向接收器喷射，并形成聚乙烯醇纳米纤维膜；使用针头型号为22G，将高压电压与针头连接，接收器接地，接收器转速为40rpm，施加的高压电压为20kV，机械泵的堆料速度为5μL/min，湿度为60％～70％，温度为20℃～25℃。

5.如权力要3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2，包括以下具体步骤：

步骤S21，将自制掩模覆盖于聚乙烯醇纳米纤维膜表面；

步骤S22，将有掩模覆盖的聚乙烯纳米纤维膜放入磁控溅射的基片区域，采用金靶作为靶材；抽真空后，开启电压，使金原子沉积在聚乙烯醇纳米纤维膜表面。

6.如权力要5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S21中，自制掩模材质为硬质耐高温材料。

7.如权力要5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S22中，磁控溅射采取“少量多次”原则，即分多次镀电极，每次间隔时间为30s～40s，每次持续时间为150s，反复镀电极10～12次。

8.如权力要3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，金电极的形状为长方形或正方形，厚度为20～40μm；电极的面积为1cm²。

9.如权力要3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4，包括以下具体步骤：

步骤S41，将P(VDF-HFP)与二甲基甲酰胺按质量比为10：1混合，加入搅拌子；在70℃水浴加热搅拌40min；P(VDF-HFP)完全溶解后得到第一混合物；

步骤S42，在所述第一混合物中加入[EMIM][TFSI]离子溶液，在常温下搅拌1h，溶液充分混合后得到第二混合物；在常温下静置，消除搅拌过程产生的气泡，得到静电纺丝前驱液体；所述第二混合物中P(VDF-HFP)与[EMIM][TFSI]离子溶液的质量比为1：1～1:3；

步骤S43，将所述静电纺丝前驱液体倒入针管中，在机械泵的驱动和高压电场的作用下，针头中的液体向接收器喷射，并形成离子凝胶纳米纤维膜；采用针头型号为19G，将高压电压与针头连接，接收器接地，施加电压为20kV，接受器转速为50rpm，机械泵的堆料速度为5μL/min湿度为60％～70％，温度为20℃～25℃。

10.如权力要3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5，包括以下具体步骤：

将步骤S3制备聚乙烯醇纳米纤维膜镀有金电极的一侧在加湿器的水雾下打湿10s～15s，随后将其与由步骤S4制备的离子凝胶纳米纤维膜紧密接触，采取相同的方式，将离子凝胶纳米纤维膜两侧沾上同样的电极，将制备好的压力传感器在室温下静置6h～12h，将残余水份自然风干。