[发明专利]一种基于喷墨打印技术的柔性无线压力检测系统的制备方法

摘要

本发明公开了一种基于喷墨打印技术的柔性无线压力检测系统的制备方法，包括基于全湿化学工艺的离子交换实现柔性衬底表面金属图形化，制备柔性压力传感器、柔性天线以实现信号的发射与接收，并集成为柔性无线压敏传感器的方法。本发明可以采集、传输并处理机械电信号。金属图形化过程可用普通喷墨打印机打印，成本低，得到的银质电路连续、致密、电导率高；压力敏感单元与银质电路以及柔性衬底之间结合力强、压力响应频率达10000赫兹、压力响应范围从10帕斯卡到1兆帕斯卡；柔性天线信号采集、传输可在0.02秒内完成压力响应及传输；柔性设备稳定性强，弯曲疲劳测试表明，整个系统在重复测试10000次后，仍保持电路特性的稳定。

主权项

一种基于喷墨打印技术的柔性无线压力检测系统的制备方法，其特征在于，该方法包括以下具体步骤：步骤1：制备柔性压力传感器S1：将工业级石墨烯粉末和氧化石墨烯粉末分散在无水乙醇溶液中，保持浓度为0.01‑2mg/mL，以300W超声剥离0.5‑1小时，再以3500‑4000转/分钟的转速离心8‑10分钟，提取上清液，使之均匀分散，得到石墨烯—氧化石墨烯混合溶液；S2：经混合纤维滤膜将制得的石墨烯—氧化石墨烯混合溶液倒入抽滤装置中，通过混合纤维滤膜将乙醇溶剂过滤掉，在混合纤维滤膜上得到石墨烯—氧化石墨烯混合薄膜，将混合纤维滤膜与石墨烯—氧化石墨烯混合薄膜取出，烘干，再用丙酮溶剂将混合纤维滤膜溶解，得到石墨烯—氧化石墨烯混合薄膜，60℃将该混合薄膜烘干，得到混合压敏薄膜即柔性压力传感器；步骤2：制备银质电路及柔性天线S1：表面改性将洁净、干燥的聚酰亚胺薄膜放入碱溶液中，25℃恒温下浸泡2.5‑3小时，用去离子水清洗，去除聚酰亚胺薄膜表面残留碱金属离子，得到洁净的、表面为聚酰胺酸盐的薄膜；其中，碱溶液浓度为4mol/L；S2：离子交换将聚酰胺酸盐的薄膜放入银氨溶液中，使之与银氨溶液充分接触并浸泡10‑40分钟，用去离子水清洗，去除聚酰亚胺表面残留的溶液，得到表面为银离子—聚酰亚胺络合物的薄膜；其中，银氨溶液浓度为0.01‑0.04mol/L；S3：掩模打印将银离子—聚酰亚胺络合物的薄膜平整得贴在A4纸上，通过喷墨打印机将设计好的电路及天线掩模图案打印在该薄膜表面；S4：还原将打印有图案的薄膜平整放置，在200毫升去离子水中加入浓度为30%的双氧水1毫升，配置成溶液滴于打印有图案的薄膜上，还原、生成银质电路及柔性天线；步骤3：制备柔性无线压力检测系统S1：将柔性压力传感器与银质电路及柔性天线连接，将处理电路连接铜质线圈及显示终端，柔性天线及银质电路通过电磁感应与铜质线圈耦合，在5～30cm无线连接；得到柔性无线压力检测系统。