[发明专利]一种用于电子皮肤的自修复微胶囊及制备方法

说明书

本发明提供了一种用于电子皮肤的自修复微胶囊及制备方法。将海藻酸钠、果胶、蒸馏水混合加热，加入碳酸钙粉末，制得微胶囊壁材；将环氧化的天然橡胶分散于蒸馏水中制成芯材的细乳液；将微胶囊壁材与细乳液混合得到混合液，先后与植物油、乳化剂、有机酸混合微胶囊，抽滤，制得自修复微胶囊。该方法通过自修复微胶囊用于电子皮肤中，在皮肤受损时微胶囊随之破裂，胶囊内部的环氧化的天然橡胶芯材流出，环氧化天然橡胶中环氧基团的极性性质协效分子链之间的相互扩散，实现对橡胶电子皮肤的自修复，修复速度快，效果良好，有效延长了电子皮肤的使用寿命。

技术领域

本发明涉及电子皮肤领域，具体涉及自修复微胶囊的制备，特别是涉及一种用于电子皮肤的自修复微胶囊及制备方法。

背景技术

电子皮肤，一种可以让机器人产生触觉的系统，其结构简单，可被加工成各种形状，能像衣服一样附着在设备表面，能够让机器人感知到物体的地点和方位以及硬度等信息。人类的皮肤具有自我修复机械损伤的能力，同样具有自愈合能力的电子皮肤在仿生机器人、医疗保健及其他领域具有很高的实用价值，通过自体修复，可以延长电子皮肤的使用寿命，这一功能主要通过将自愈合的特性引入弹性材料来实现。

自修复是指材料本身对缺陷自我判断、控制和恢复的一种能力。材料在其成型加工及后续使用过程中，不可避免的受到热、机械、化学和紫外光辐照等外界刺激作用，从而引发材料内部产生局部损伤或微裂纹。这些微损伤很难被发现，因而难以得到及时修复，进一步发展则引发宏观裂纹从而导致材料失效。自修复材料可以自我检测、并通过一定的机制自行修复微损伤，从而明显提高材料的安全性，延长材料的使用寿命。用于电子皮肤的自修复材料已成为当前的研究热点。

中国发明专利申请号201711111133.6公开了一种高强度自修复导电磁性电子皮肤材料及其制备方法。该方法将聚吡咯包裹在纳米纤维素表面，并固载Fe₃O₄磁性粒子，然后加入到琼脂糖水溶液中混合均匀，制备出高强度自修复导电磁性电子皮肤材料。

中国发明专利申请号201711324710.X公开了一种基于天然橡胶的自修复弹性软体材料及其合成方法，首先，对天然橡胶分子主链中的部分双键进行环氧化：向天然胶乳或配置的天然橡胶乳液中加入甲酸和双氧水对双键进行环氧化。然后，用pH值调节剂调节乳液体系pH值。最后，加入多功能团改性剂和促进剂，制得自修复弹性软体材料。

中国发明专利申请号201210139418.1公开了一种有机纳米橡胶颗粒增强环氧树脂自修复微胶囊的制备方法，包括以下步骤：（1）将有机纳米橡胶颗粒分散在环氧树脂及其稀释剂的混合物中，搅拌均匀，用三辊研磨机研磨处理得到稳定分散的纳米相增强环氧树脂；（2）将乳化剂溶解在去离子水中，得到乳化剂水溶液；（3）将尿素、氯化铵和间苯二酚混合加入上述乳化剂水溶液中，搅拌至全部溶解得到混合液，将该混合液的pH值调节为3.5，然后向其中加入纳米相增强环氧树脂，进行乳化，然后向乳化液中滴加浓度为37wt%的甲醛溶液，升温至50~60℃搅拌反应4h，过滤，用无水乙醇或者丙酮清洗滤饼数次，干燥即可。

中国发明专利申请号201710491947.0公开了基于林状石墨烯交织网络的自修复传感器的制备方法，该发明采用林状镍枝晶交织网络为生长模板，通过化学气相沉积方法沉积石墨烯，再将石墨烯转移后以柔性胶体包封，得到具有特殊林状交织结构的石墨烯网络；该石墨烯网络制作电极引线后，构成具自愈合性能的应变传感器。

根据上述，现有方案中用于电子皮肤等方面的自修复材料，普遍存在自修复性能差、使用寿命短的缺点，限制了电子皮肤的发展应用。鉴于此，本发明提出了一种用于电子皮肤的自修复微胶囊及制备方法，可有效解决上述技术问题。

发明内容

针对目前应用较广的电子皮肤等领域的自修复材料，存在自修复效果差、使用寿命短等缺陷，本发明提出一种用于电子皮肤的自修复微胶囊及制备方法，从而有效提高了电子皮肤的自修复性能，延长了使用寿命。

本发明涉及的具体技术方案如下：