[发明专利]一种压电柔性传感器的制备方法

权利要求书

1.一种压电柔性传感器的制备方法，其特征在于：其基本工艺步骤包括：

(1)、绘制3D图：核磁共振做残留肢体部位肌肉的造影，按照核磁结构，参照标准人体解剖肌肉组织图，绘制相应肌肉的3D图；

(2)、3D打印：将肌肉3D模型输入3D打印机，用聚乳酸PLA原材料3D打印相应肌肉模型，打印温度控制在180～200度之间，底板的加热温度控制在50～65度之间，按照标准熔融沉积的3D打印机的流程，使用通常的丝状材料打印；将打印好的模型做表面平滑处理：在通风良好的区域，佩戴非乳胶类手套将模型放置于底部装有少量丙酮的密封容器内，静放2-7小时，或加温30-50min加速丙酮挥发过程，减少放置时间；

(3)、溶液喷涂：为了后面步骤中揭膜方便，在肌肉模型表面喷涂一层0.5-2wt％聚乙烯醇溶液；

(4)、涂覆防水底层：PDMS胶体溶液是将固化物和PDMS预聚物按质量比1:8-12的比例配置；先将上述打印的肌肉模型放入培养皿中，将PDMS胶体溶液覆盖浇注到肌肉模型上，厚度为0.3-1mm，然后将培养皿置于真空烘箱中水平放置，控温在60-100度，烘烤30-180min使肌肉模型固化；

(5)、涂银胶电极：在固化的肌肉模型上涂银胶电极，并从边缘处连接金或银电极导线，将LY-16034 Ted Pella银导电胶用刷子涂抹薄薄的一层，静置1-4小时待银导电胶干透，得到下电极；

(6)、3D打印传感器：采用液态溶液浆料和3D打印工艺实现，

先配备液态溶液浆料：在60度加热台上配备10-20wt％PVDF-TrFE及其复合材料的二甲基甲酰胺溶液，加入2-6wt％杜邦氟碳表面活性剂，经60-80度真空干燥5-24小时浓缩处理后得到的PVDF-TrFE液态溶液浆料；

再3D打印肌肉形状的压电柔性传感器，采用现有技术直接通过液态原料打印的方法，打印的压电柔性传感器，其压电层厚度为10-100μm；

(7)、传感器固化：控温60度真空干燥4-8小时固化结构，静置冷却至室温，从PLA肌肉模型上揭下压电柔性传感器；

(8)、控温退火：控温90-150度之间真空退火，退火时间5-24小时，静置冷却至室温，切除边缘多余部分，得到修整后的压电柔性传感器；

(9)、涂胶电极：将修整后的压电柔性传感器用银胶刷沿肌肉走向涂出5-7条分离的上电极，并从边缘处连接金或银电极导线，采用LY-16034 Ted Pella银导电胶，静置1-4小时待银导电胶干透，得到上电极；

(10)、防水封装：用质量比1:8-12的固化物和PDMS预聚物的胶体溶液，将上述连接有上下电极的压电柔性传感器放入培养皿中，使各个上电极之间以及与下电极的引线分离开，将PDMS胶体溶液浇覆到压电柔性传感器上，厚度为1-2mm，待气泡全部排出后，再将培养皿至于烘箱中水平放置，控温在60-100度烘烤30-180min使其固化；

(11)、压电柔性传感器电极化：根据压电材料层厚度，施加约1.5-2倍矫顽场强的极化电压7000-10000V，极化时间15-40min，得产品压电柔性传感器。

2.根据权利要求1所述的压电柔性传感器的制备方法，其特征在于：所述液态溶液浆料采用3D打印工艺用液态溶液浆料；所述3D打印工艺采用移动底板打印结构和大距离用步进电机驱动，通过调整移动扫描速度和对液态溶液浆料粘度与温度的控制，并结合精密微量注射泵最小喷嘴，实现精微结构打印；所述3D打印工艺的打印头部分包括能够拆卸微电机控制的针阀喷嘴和不锈钢料桶，在不锈钢料桶中的滑动上端能够设有化学惰性的Teflon活塞打印推杆，Teflon活塞打印推杆的活塞边缘与不锈钢料桶密封设置，打印头部分还包括加热组件和喷头温度控制器；不锈钢料桶内为经浓缩处理排除水分和空气后得到的PVDF-TrFE或PVDF-TrFE复合物原材料浆；3D打印系统还设有温度、压力、液面传感器，通过半导体制冷微调温度来精确调控打印原料浆的粘度。

3.根据权利要求1所述的压电柔性传感器的制备方法，其特征在于：应用压电柔性传感器时，首先对残存肢体端的肌肉组织进行改造，将与缺失肢体相连的神经重新放置在残存肢体端的肌肉组织上，然后将压电柔性传感器缝合在残存肢体端的肌肉组织上。