[发明专利]单电极摩擦纳米发电机在触觉传感器中的应用

说明书

本发明公开了单电极摩擦纳米发电机在触觉传感器中的应用，所述单电极摩擦纳米发电机包括：化学镀铜织物、金属电极片、PDMS包覆层；其中，金属电极片夹住化学镀铜织物一端部分区域；PDMS包覆层位于最外层，完全包裹化学镀铜织物未被金属电极片夹住的区域以及与该区域相邻的金属电极片的部分区域。本发明能够在实现触觉传感器自供电的同时，具有优异稳定性、耐水性，识别精度高达99.48％。

技术领域

本发明属于触觉传感领域，尤其涉及单电极摩擦纳米发电机在触觉传感器中的应用。

背景技术

随着“人工智能”时代的到来，机器人正逐渐为人们提供更多的智能服务。触觉是机器人获得环境信息的一种仅次于视觉的重要知觉形式，是机器人实现与环境直接作用的必需媒介。与视觉不同，触觉本身有很强的敏感能力，可直接测量对象和环境的多种性质特征。目前，已有的触觉传感器按传感原理基本上分为：压阻式、压电式、光电式、和电容式。但这些传感器的共同点是工作时必须需要外界电源对其提供传感所需电能，这成为了制约其应用的一个重要因素。

近年来，基于接触带电和静电感应的摩擦纳米发电机(TENG)在自供电传感领域展示了许多有前景的应用。但是，由于TENG的输出性能易受室外环境的影响，很难利用TENG的电输出信号进行直接传感。另外，灵敏度、识别精度低，也成为其难以商业化的主要原因。因此，开发一种自供电、耐水性好、识别精度高的触觉传感器具有重要意义。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提供了单电极摩擦纳米发电机在触觉传感器中的应用，能够在实现触觉传感器自供电的同时，具有优异稳定性、耐水性，识别精度高达99.48％。

本发明具体方案如下：

本发明提供了单电极摩擦纳米发电机在触觉传感器中的应用，所述单电极摩擦纳米发电机包括：化学镀铜织物、金属电极片、PDMS包覆层；其中，金属电极片夹住化学镀铜织物一端部分区域；PDMS包覆层位于最外层，完全包裹化学镀铜织物未被金属电极片夹住的区域以及与该区域相邻的金属电极片的部分区域。

本发明所述PDMS为聚二甲基硅氧烷。

对于本发明所述单电极摩擦纳米发电机的制备方法不作具体限定，如采用下述方法或其它任意方法只要能够得到上述结构的单电极摩擦纳米发电机即可。如按照如下方法制备：S1、将植物纤维织物置于硝酸银溶液中进行活化处理；S2、将活化后的植物纤维织物置于化学镀铜液中，在35-55℃下浸泡0.5-2h，得到化学镀铜织物；S3、采用金属电极片夹住化学镀铜织物一端部分区域，得到待加工件，将待加工件上下两面涂覆含有PDMS和固化剂的混合树脂，使固化后的PDMS完全包裹未被金属电极片夹住的区域以及与该区域相邻的金属电极片的部分区域，即得。

优选地，所述触觉传感器利用单电极摩擦纳米发电机产生的摩擦电信号结合CNNs特征提取，实现对接触材料的识别。

优选地，所述触觉传感器接触被识别材料时产生摩擦电信号转，经示波器收集形成输出信号曲线，提取输出信号曲线特征以识别接触材料。

优选地，应用时，作用于单电极摩擦纳米发电机表面的应力≥10.4KPa。

优选地，所述化学镀铜织物是将植物纤维织物置于硝酸银溶液中进行活化处理后，再采用化学镀铜工艺制备得到。

优选地，金属电极片与化学镀铜织物等宽；化学镀铜织物被金属电极片夹住的区域长度为化学镀铜织物长度的2-30％。

优选地，所述金属电极片选自铜片、银片、铁片中任意一种。

有益效果：

本发明提供了单电极摩擦纳米发电机在触觉传感器中的应用，识别精度高达99.48％。

附图说明

图1为实施例1制备得到EP-Cu棉的SEM图和mapping图