[发明专利]一种快速可逆粘附与解粘附的电子皮肤及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种快速可逆粘附与解粘附的电子皮肤，其特征在于，其结构自下而上依次包含：可逆粘接层、支撑层以及功能层，所述可逆粘接层的下表面具有微柱形阵列结构，所述可逆粘接层为形状记忆聚合物材料，所述支撑层为弹性体材料，所述功能层为导电材料。

2.根据权利要求1所述一种快速可逆粘附与解粘附的电子皮肤，其特征在于，所述形状记忆聚合物材料为形状记忆环氧树脂、形状记忆聚氨酯、形状记忆聚氨酯丙烯酸酯和形状记忆液晶弹性体中的至少一种；所述形状记忆聚合物材料的玻璃化转变温度为37～45℃。

3.根据权利要求1所述一种快速可逆粘附与解粘附的电子皮肤，其特征在于，所述可逆粘接层下表面的微柱形阵列的微柱直径为1～10μm，微柱高度为5～20μm，微柱间距为0.1～10μm。

4.根据权利要求1所述一种快速可逆粘附与解粘附的电子皮肤，其特征在于，所述弹性体材料为硅橡胶、天然橡胶和热塑性弹性体中的至少一种；所述导电材料为金属材料、碳材料和导电高分子材料中的至少一种；所述快速可逆粘附与解粘附的电子皮肤还包括位于功能层上表面的柔性电极。

5.根据权利要求4所述一种快速可逆粘附与解粘附的电子皮肤，其特征在于，所述弹性体材料为热塑性聚氨酯、天然橡胶和硅橡胶中的至少一种；所述导电材料为纳米金、聚氨酯导电银浆、导电聚吡咯、银纳米线、碳纳米管和银中的至少一种。

6.权利要求1～5任一项所述一种快速可逆粘附与解粘附的电子皮肤的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将形状记忆聚合物浇注在具有微柱形凹槽阵列的模具中，真空处理使形状记忆聚合物填满凹槽，且形状记忆聚合物厚度高于凹槽深度；

(2)对步骤(1)的形状记忆聚合物进行加热使其发生表面硬化，将弹性体材料浇注在表面硬化的形状记忆聚合物层表面；

(3)对步骤(2)所得样品进一步加热使形状记忆聚合物和弹性体材料完全固化，去除模具，得到可逆粘接层与支撑层；

(4)在支撑层表面沉积导电层，得到快速可逆粘附与解粘附的电子皮肤。

7.根据权利要求6所述一种快速可逆粘附与解粘附的电子皮肤的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述加热的温度为30～35℃，时间为5～10min；步骤(3)所述加热的温度为30～35℃，时间为24～48h。

8.根据权利要求6所述一种快速可逆粘附与解粘附的电子皮肤的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述弹性体材料浇注之前，先通过紫外臭氧或者等离子体对表面硬化的形状记忆聚合物进行表面处理；

步骤(1)所述微柱形凹槽的直径为1～10μm之间，深度为5～20μm，微柱形凹槽线密度为0.1～10每微米；所述形状记忆聚合物厚度高于凹槽深度5～290μm；步骤(3)所述可逆粘接层、支撑层以及步骤(4)所述导电层的厚度分别为10～300μm、100～3000μm和0.1～300μm；

步骤(4)所述导电层制备完成之后，还可在导电层两端连接柔性电极。

9.根据权利要求6所述一种快速可逆粘附与解粘附的电子皮肤的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述具有微柱形凹槽阵列的模具为具有微柱形凹槽阵列的硅板、玻璃板和聚四氟乙烯板中的一种；步骤(1)所述真空处理指抽真空除泡；

步骤(4)所述导电层的沉积方式为蒸镀、磁控溅射、喷涂、旋涂、印刷、打印和原位生长中的至少一种。

10.权利要求1～5任一项所述一种快速可逆粘附与解粘附的电子皮肤在柔性可穿戴设备、柔性贴片电极和智能机器人领域中的应用。