[发明专利]一种仿生微结构的柔性力学传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种仿生微结构表面特征的柔性力学传感器，包括成对设置的具有表面微结构特征的导电传感层，且导电传感层上具有表面微结构特征的面相对设置；

其特征在于，所述导电传感层包括基体层；

所述基体层为，对掺入了热膨胀微球的高分子弹性体薄膜实施加热发泡制得的，表面具有由于内部的热膨胀微球受热膨胀而产生的微凸起结构的微结构薄膜材料基体层；

还包括成型在该基体层具有微凸起结构的表面上的导电涂层。

2.如权利要求1所述的柔性力学传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，获得均匀混合的热膨胀微球/高分子弹性体混合液；

步骤S2，将所述热膨胀微球/高分子弹性体混合液成型为具有一定厚度的热膨胀微球/高分子弹性体薄膜；

步骤S3，对所述热膨胀微球/高分子弹性体薄膜实施加热发泡一定时间，使该薄膜内部的热膨胀微球体积膨胀，从而使该薄膜的表面自发地产生微凸起结构，形成微结构薄膜材料；

步骤S4，在所述微结构薄膜材料的表面制备一层导电涂层，获得具有表面微结构特征的导电传感层；

步骤S5，将所述导电传感层面对面组装，并与外部电极一起封装为柔性力学传感器。

3.根据权利要求2所述的柔性力学传感器的制备方法，其特征在于，所述高分子弹性体为聚二甲基硅氧烷、铂催化硅橡胶中的任意一种。

4.根据权利要求2所述的柔性力学传感器的制备方法，其特征在于，所述热膨胀微球在所述热膨胀微球/高分子弹性体混合液中所占的质量分数为30％—40％。

5.根据权利要求2所述的柔性力学传感器的制备方法，其特征在于，步骤S1中，通过将一定量的热膨胀微球加入高分子弹性体溶液中，采用行星搅拌机混合均匀，同时除去溶液内部气泡，得到热膨胀微球/高分子弹性体混合液。

6.根据权利要求2所述的柔性力学传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

步骤S2-1：将所述的热膨胀微球/高分子弹性体混合液经过刮涂制备得到厚度为100μm—1mm的薄膜胚体。

7.根据权利要求6所述的柔性力学传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S2具体还包括：

步骤S2-2：对所述薄膜胚体实施干燥固化以成型出热膨胀微球/高分子弹性体薄膜。

8.根据权利要求7所述的柔性力学传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S2-2中，所述薄膜胚体被置于温度为30—50℃的真空环境中进行固化成型。

9.根据权利要求2所述的柔性力学传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述热膨胀微球/高分子弹性体薄膜被置于温度为100—130℃的真空环境中。

10.根据权利要求2所述的柔性力学传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，加热发泡的时间为2-15min。

11.根据权利要求2所述的柔性力学传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，在制备导电涂层之前，还对微结构薄膜材料的表面进行亲水处理。

12.根据权利要求2所述的柔性力学传感器的制备方法，其特征在于，所述亲水处理采用氧等离子处理、紫外光辐照及亲水处理剂处理方法中的任意一种。

13.根据权利要求2所述的柔性力学传感器的制备方法，其特征在于，所述导电涂层为金、铂、石墨烯、碳纳米管、聚吡咯中的一种或多种。

14.根据权利要求2所述的柔性力学传感器的制备方法，其特征在于，所述导电涂层采用磁控溅射、喷涂及浸渍干燥中的任意一种方法制得。