[发明专利]基于铁磁纳米线/碳材料的复合型柔性三维力传感器及其制备方法

权利要求书

1.基于铁磁纳米线/碳材料的复合型柔性三维力传感器，其特征在于：包括第一柔性基体(1)、第二柔性基体(6)、敏感层(4)、电极引线Ⅰ(2)、电极引线Ⅱ(3)、电极引线Ⅲ(5)和电极引线Ⅳ(7)，所述敏感层(4)置于第一柔性基体(1)和第二柔性基体(6)之间构成三明治结构，四根电极引线分别连接在敏感层(4)的四个面上；所述敏感层(4)采用在磁场的作用下，由高分子泡沫骨架浸渍铁磁纳米线溶液中，再浸渍在碳材料溶液中，以自组装方式制备，包括以下步骤：

(1)将制备好的铁磁纳米线溶液加入施加有平行磁场的培养皿中，然后将清洗好的高分子泡沫按平行于磁场的方向放置于培养皿中，先浸泡在浓度为0.05mol/L的铁磁纳米线溶液中，烘干后再浸泡在浓度为0.1mol/L的铁磁纳米线溶液中，放入真空干燥箱中干燥，得到附着铁磁纳米线颗粒的高分子泡沫；

(2)将培养皿中的溶液替换成碳材料溶液，浓度为0.01mol/L到0.1mol/L，然后将步骤(1)中得到的高分子泡沫浸渍在碳材料溶液中，浸渍一段时间后，放入真空干燥箱中干燥，得到铁磁纳米线/碳材料敏感层；

(3)取一定量的PDMS的A组分和B组分混合搅拌并真空，得到混合液体，利用匀胶机将该液体涂覆在柔性基体薄膜上，制备两块所述柔性基体薄膜；

(4)将步骤(3)得到的柔性基体薄膜放入温度为80℃的真空干燥箱中，加热5min至半凝固状态取出，将电极、铁磁纳米线/碳材料敏感层放置在薄膜上，并将另一块薄膜覆盖在铁磁纳米线/碳材料敏感层的另一面，用平整的重物压住放入鼓风干燥箱中进行凝固成型。

2.根据权利要求1所述基于铁磁纳米线/碳材料的复合型柔性三维力传感器，其特征在于：所述四根电极引线分别连接在敏感层(4)四个面的中心位置。

3.一种权利要求1所述基于铁磁纳米线/碳材料的复合型柔性三维力传感器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将制备好的铁磁纳米线溶液加入施加有平行磁场的培养皿中，然后将清洗好的高分子泡沫按平行于磁场的方向放置于培养皿中，先浸泡在浓度为0.05mol/L的铁磁纳米线溶液中，烘干后再浸泡在浓度为0.1mol/L的铁磁纳米线溶液中，放入真空干燥箱中干燥，得到附着铁磁纳米线颗粒的高分子泡沫；

(2)将培养皿中的溶液替换成碳材料溶液，浓度为0.01mol/L到0.1mol/L，然后将步骤(1)中得到的高分子泡沫浸渍在碳材料溶液中，浸渍一段时间后，放入真空干燥箱中干燥，得到铁磁纳米线/碳材料敏感层；

(3)取一定量的PDMS的A组分和B组分混合搅拌并真空，得到混合液体，利用匀胶机将该液体涂覆在柔性基体薄膜上，制备两块所述柔性基体薄膜；

(4)将步骤(3)得到的柔性基体薄膜放入温度为80℃的真空干燥箱中，加热5min至半凝固状态取出，将电极、铁磁纳米线/碳材料敏感层放置在薄膜上，并将另一块薄膜覆盖在铁磁纳米线/碳材料敏感层的另一面，用平整的重物压住放入鼓风干燥箱中进行凝固成型。

4.根据权利要求3所述基于铁磁纳米线/碳材料的复合型柔性三维力传感器的制备方法，其特征在于：制备所述铁磁纳米线溶液选用的溶剂为乙醇；制备碳材料溶液选用的溶剂为乙醇、丙酮、甲苯、四氢呋喃中的一种或者多种的任意组合。

5.根据权利要求3所述基于铁磁纳米线/碳材料的复合型柔性三维力传感器的制备方法，其特征在于：所述铁磁纳米线长径比为102.5-360，直径为48-87nm。

6.根据权利要求3所述基于铁磁纳米线/碳材料的复合型柔性三维力传感器的制备方法，其特征在于：所述碳材料选自石墨烯、炭黑、碳纳米管中的一种或者多种的任意组合。

7.根据权利要求3所述基于铁磁纳米线/碳材料的复合型柔性三维力传感器的制备方法，其特征在于：所述柔性基体薄膜为聚酰亚胺薄膜或聚酯薄膜。

8.根据权利要求3所述基于铁磁纳米线/碳材料的复合型柔性三维力传感器的制备方法，其特征在于：所述电极的材料为铜、银或碳。

9.根据权利要求3-8任一项所述基于铁磁纳米线/碳材料的复合型柔性三维力传感器的制备方法，其特征在于：所述真空干燥箱干燥的温度为80℃，浸渍时采用超声震荡，浸渍时间为30min。