[发明专利]一种柔性应力传感器的制备方法

说明书

本发明属于电子材料技术领域和传感器领域，公开了一种柔性应力传感器的制备方法。包括导电海绵的清洗、银纳米线乙醇溶液的配制、滴涂、传感器的封装。充分利用导电海绵固有的立体多孔疏松结构，在应力发生微小变化时即能发生变形，从而敏感感知应力的变化，增强传感器的灵敏度；同时将银纳米线与海绵结构相结合，增强导电性，并且银纳米线与导电海绵的多孔疏松结构产生协同效应增强传感器的灵敏度。

技术领域

本发明属于电子材料技术领域和传感器领域，具体涉及一种柔性应力传感器的制备方法。

背景技术

近些年来，基于柔性导电材料的柔性应力传感器被广泛地研究和应用于电子移动终端、医疗健康监测设备、智能机器人等热门领域。传统的应力传感器件大多基于金属和半导体材料，其拉伸性和敏感性都受到了很大的限制。柔性应力传感器不仅具有传统传感器的优点，还具有良好的可拉伸性和感知特性,使其可以贴附于人体皮肤表面以及复杂结构的物体表面。

柔性应力传感器通常包括基底层、介电层、活性层和电极几个部分。对于柔性应力传感器而言,基底材料是决定其弹性形变性能的关键因素，一般需要具有较高的柔韧性和相对低的粗糙度。介电材料一般是电的绝缘材料，柔性电子场效应晶体管的介电材料一般为传统的弹性材料，例如PDMS等。活性层是柔性应力传感器最重要的组成部分之一,因而具备优良的机械特性和电子性能的活性层材料是决定其性能高低的关键。电极是外界从柔性应力传感器中不断输入和导出微小电流的两个端极，在制备柔性应力传感器的过程中，电极材料导电性能的好坏也是影响该传感器灵敏度和稳定性的重要因素。

在柔性应力传感器的制备和应用方面还有许多的不足之处，例如力敏特性较差、无法兼具柔弹性和高灵敏度、制备工艺较复杂等因素仍然严重阻碍了柔性应力传感器的进一步发展。目前来说新兴材料的开发是柔性应力传感器十分良好的发展契机，如新型石墨烯、新型碳纳米管和新型银纳米线等材料的不断研究和开发，给了功能复合柔性材料又一波崭新的发展机遇。如今国内外的研究者们正在积极研发制备一些基于石墨烯、碳纳米管和银纳米线等复合材料的柔性应力传感器，希望借助这些新型材料的优异性能，发挥柔性传感器在应变和应力监测方面的巨大潜力。采用工艺简单、低成本的方法制备高灵敏度、快速响应时间的柔性应力传感器仍是一大难题，柔性应力传感器的组装、排列、采集和封装技术仍需进一步提高。因此研究工艺简单、成本低廉具有高灵敏度、快速响应时间的柔性应力传感器具有重要的研究意义和应用前景。

发明内容

为了克服现有柔性应力传感器的不足，本发明提供一种柔性应力传感器的制备方法，该制备方法具有成本低廉、制备简单、易于大规模生产的优点。本发明所述的柔性应力传感器是基于导电海绵与银纳米线相结合作为基底层和活性层的柔性应力传感器。导电海绵与银纳米线均在市场上直接采购获得。导电海绵是以聚氨酯发泡海绵为基体，经过PVD导电化处理和电沉积金属镍、铜等加厚处理，使海绵各个方位均导电，具有导电性好、结合力强、屏蔽效能高、回弹性佳、性能稳定等特性，是目前应用广泛的EMI/ESD材料。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：一种柔性应力传感器的制备方法，步骤如下：

1)导电海绵的清洗：将导电海绵置于去离子水和无水乙醇中超声清洗，再晾干或低温烘干备用。

2)银纳米线乙醇溶液的配制：配制浓度范围为0.1mg/ml-10mg/ml的均一的银纳米线乙醇溶液。

3)滴涂：将分散好的银纳米线乙醇溶液均匀滴涂到干净的导电海绵上，可滴涂多层。银纳米线复合导电海绵产生协同效应，在施力的过程中增强传感器的灵敏度。

4)传感器的封装：以附有银纳米线的导电海绵为电极，以聚氨酯海绵、聚乙烯膜或聚四氟乙烯薄膜为介电层，封装制备柔性应力传感器。

进一步的，所述步骤3)滴涂层数为2-10层。