[发明专利]一种柔性双功能电子皮肤及其制备方法

说明书

本发明涉及一种柔性双功能电子皮肤及其制备方法，所述柔性双功能电子皮肤由柔性双功能电子皮肤传感单元组成，所述传感单元包括：上层导电MOF薄膜、电极材料和导线、下层导电MOF薄膜；所述上层/下层导电MOF薄膜包括：导电MOF材料、柔性衬底B、贴合于所述柔性衬底B表面的负载导电MOF材料的柔性衬底A；所述柔性衬底A、柔性衬底B均为弹性衬底；所述贴合方式为预聚合贴合。

技术领域

本发明涉及一种柔性双功能电子皮肤及其制备方法，具体涉及一种基于导电金属有机框架(MOF)材料的柔性压力-温度双功能电子皮肤，属于柔性电子皮肤领域和新材料技术领域。

背景技术

柔性电子皮肤是一种像人体皮肤一样可以感知各种刺激的多功能传感器阵列，其相较于人体皮肤具有响应阈值低、并且柔弹性高，滞后性低的特点，因此，柔性电子皮肤在医疗保健、运动监测、人机交互等领域显现出极强的应用潜力。由于压力和温度是人体皮肤感知最为重要的两个刺激[1，2，3]，因此，一方面，柔性电子皮肤既要能对压力和温度信号感知，并且信号感知互不干扰[4]；另外一方面，该柔性电子皮肤还不能受到其他信号的干扰，如：拉伸信号等，以保证感知信号数据的准确性。但是，目前所报道的柔性压力-温度双功能电子皮肤大多是由单一压力信号与温度信号感知的柔性传感单元集成而成，制备工艺较为复杂[5，6]；并且，目前所报道的兼具有压力与温度信号感知功能的传感单元需要建立数学模型，并采用复杂的算法技术将压力与温度信号分离出来，过程较为繁琐[7，8]。此外，根据本发明的发明人所知，目前具有同时且互不干扰的压力信号和温度信号感知功能，并且对拉应力不产生响应的柔性压力-温度双功能电子皮肤还没有报道。

导电MOF，即具有导电特性的金属-有机框架化合物[9]，其由金属离子与有机配体相经配位反应而成。目前所报道的导电MOF是半导体材料，具有热电效应[10]。

参考文献：

[1]Khatib M,Zohar O,Saliba W,et al.A Multifunctional Electronic SkinEmpowered with Damage Mapping and Autonomic Acceleration of Healing inDesignated Locations[J].Advanced Materials,2020,32(17)：2000246.

[2]Lee S,Franklin S,Hassani F A,et al.Nanomesh pressure sensor formonitoring finger manipulation without sensory interference[J].Science,2020,370(6519)：961–965.

[3]Cao Z,Yang Y,Zheng Y,et al.Highly flexible and sensitivetemperature sensors based on Ti₃C₂T_x(MXene)for electronic skin[J].Journal ofMaterials Chemistry A,2019,7(44)：25314-25323.

[4]Hyo㏑young Lim,Kim H S,Qazi R,et al.Advanced Soft Materials,SensorIntegrations,and Applications of Wearable Flexible Hybrid Electronics inHealthcare,Energy,and Environment[J].Advanced Materials,2020:1901924.

[5]Hua Q,Sun J,Liu H,et al.Skin-inspired highly stretchable andconformable matrix networks for multifunctional sensing[J].NatureCommunications,2018,9(1)：244.