[发明专利]基于开孔-闭孔结构的复合介质层柔性电容式触觉传感器及其制备方法

权利要求书

1.基于开孔-闭孔结构的复合介质层柔性电容式触觉传感器，其特征在于：所述柔性电容式触觉传感器为三明治结构，是以柔性导电织物作为上、下两极板，在两极板之间设置有复合介质层，且复合介质层与两极板之间设置有柔性绝缘薄膜；

所述复合介质层是以硅橡胶为柔性基体、以炭黑和多壁碳纳米管为导电填料，在所述复合介质层内加入有发泡微球作为开孔-闭孔结构；

所述发泡微球包括闭孔发泡微球和开孔发泡微球，是以热塑性可膨胀微球为发泡剂，通过物理发泡分别获得；闭孔发泡微球和开孔发泡微球混合在复合介质层中，且开孔发泡微球破裂而在复合介质层中形成开孔，从而在复合介质层中形成开孔-闭孔结构；所述闭孔发泡微球和所述开孔发泡微球的质量比为0.5～2：1；所述闭孔发泡微球的平均粒径为23-62μm，所述开孔发泡微球的平均粒径为62-85μm；通过调控闭孔发泡微球和所述开孔发泡微球的质量比，和/或调控所述闭孔发泡微球的粒径，和/或调控所述开孔发泡微球的粒径，实现复合介质层的介电常数和所得柔性电容式触觉传感器量程的调控；

所述柔性电容式触觉传感器的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、将热塑性可膨胀微球加适量水溶解后，在130-150℃预加热5-10min，形成开孔发泡微球前体；

步骤2、将炭黑和碳纳米管加入适量石脑油中，搅拌分散均匀，然后再加入硅橡胶、步骤1获得的开孔发泡微球前体及热塑性可膨胀微球，继续搅拌均匀，获得导电复合溶液；

步骤3、将所述导电复合溶液在80-120℃加热15-20min，使热塑性可膨胀微球发泡为闭孔发泡微球，使开孔发泡微球前体发泡为开孔发泡微球并破裂而在复合介质层中形成开孔，获得复合介质层溶液；

将所述复合介质层溶液在模具中室温固化，获得复合介质层；

步骤4、将两柔性导电织物裁剪至与所述复合介质层相同大小，然后通过硅橡胶分别粘接在所述复合介质层的上、下两表面，即制得基于开孔-闭孔结构的复合介质层柔性电容式触觉传感器。

2.根据权利要求1所述的柔性电容式触觉传感器，其特征在于：在所述复合介质层中，发泡微球、硅橡胶、多壁碳纳米管和炭黑的质量比为1：8.6：0.16：0.24。

3.根据权利要求1所述的柔性电容式触觉传感器，其特征在于：所述柔性绝缘薄膜为硅橡胶。

4.根据权利要求1所述的柔性电容式触觉传感器，其特征在于：通过调控步骤1预加热的温度和时间及调控步骤3中加热的温度和时间调控开孔发泡微球的平均粒径，通过调控步骤3中加热的温度和时间调控闭孔发泡微球的平均粒径。