[发明专利]一种基于银纳米线材料的柔性电容传感器及制备方法

说明书

本发明公开的是一种基于银纳米线材料的柔性电容传感器及其制备方法，包括长径比为800以上的银纳米线网以作为电容电极材料，还包括聚氨酯/聚偏氟乙烯极化柔性薄膜以作为电容介电层，银纳米线网与聚氨酯/聚偏氟乙烯组合成柔性薄膜传感器，薄膜传感器制备方法：制备长径比为800以上的银纳米线；聚氨酯/聚偏氟乙烯薄膜制备；银纳米线放入无水乙醇、分散，在薄膜正面四周边贴胶带形成凹槽，倒入银纳米线溶液，静置乙醇挥发，在薄膜反面重复操作，撕掉胶带，晾干，引出电极，得到银纳米线聚氨酯/聚偏氟乙烯柔性导电薄膜，具有成本更低，传导灵敏，能够消除高温溅射电极的问题，减少电极对介电层的影响等技术特点。

技术领域

本发明涉及一种柔性电容传感器及其制备方法，更具体一点说，涉及一种基于银纳米线材料的柔性电容传感器及制备方法，属于传感器技术领域。

背景技术

柔性传感器具有质轻、可弯曲、可穿戴、易携带、可植入、灵敏度高等特点，被广泛应用于各个领域。根据近几十年国内外现有的研究成果来看，柔性传感器的发展取得了很大进步，尤其在新材料和纳米技术不断发展的环境下，给柔性传感器带来了很多机会。典型的电容式压力传感器由夹在两个柔性导电电极之间的可变性介电材料组成，在压力的施加下，介电层的厚度与面积会发生变化导致电容值的变化。但是，纯的弹性介电材料在压力的作用下的形变很小，从而导致灵敏度降低，影响传感器的性能。

专利文献CN201911328978.X的中国专利公开了一种电容传感器的制备方法，该传感器以柔性导电硅橡胶制成的上下电极层和纯硅橡胶制备的中间介电层组成，通过在电极层和介电层引入不同粗糙度的表面微结构后，使传感器具有不同的灵敏度，但所述微结构的设计仅能保持在较小压力下的高灵敏度响应，适用范围受到限制。

专利文献CN2019111300990.X的中国专利公开了一种多功能柔性传感器及其制备方法和应用，该功能柔性传感器自下至上为底层柔性衬底、下表面电极、中间介电层、导电电极、上表面电极和顶层柔性衬底。其中，在柔性介电层的表面设计了微结构凸起，在上表面电极的一端连接一根导线引出电极，实现了温度、距离和应力的测量，但金属电极在一定程度上使得柔性降低。以上柔性传感器还存在以下缺点：(1)柔性传感器可以弯折，但是韧性不足，弯折的角度不能过大。(2)在涂覆电极过程中，高温溅射金属粒子对薄膜材料本身损伤大，而且在后面使用过程中，传感器的电极容易脱落(传感器的响应速度灵敏度线性度等指标存在的不足)。

发明内容

为了解决上述现有技术问题，本发明提供具有成本更低，传导更加灵敏，能够消除高温溅射电极的问题，减少电极对介电层的影响等技术特点的一种基于银纳米线材料的柔性电容传感器及制备方法。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于银纳米线材料的柔性电容传感器，包括长径比为800以上的银纳米线网以作为电容电极材料，还包括聚氨酯/聚偏氟乙烯极化柔性薄膜以作为电容介电层，所述银纳米线网与聚氨酯/聚偏氟乙烯组合成柔性薄膜传感器。

一种基于银纳米线材料的柔性薄膜传感器制备方法，该制备方法包括如下步骤：

步骤1)：制备长径比为800以上的银纳米线：将分子量为300000的聚乙烯吡咯烷酮溶于100ml乙二醇中，加入浓度3mmol/L的氯化铜和浓度2mmol/L硝酸铁溶液，加热至170℃搅拌1h，然后滴加浓度为0.02g/ml的硝酸银醇溶液，继续反应2h，反应结束后在空气中晾至室温，将得到灰绿色溶液倒入试管中，用无水乙醇清洗并离心5次，获得纯净的银纳米线，将银纳米线均匀分散在乙醇溶液中待用；