[发明专利]基于碳纳米管填充高分子复合材料的柔性压敏元件研制方法

权利要求书

1.一种基于碳纳米管填充高分子复合材料的柔性压敏元件，其特征在于，柔性压敏材料采用碳纳米管填充聚二甲基硅氧烷复合材料，厚度介于30-60μm之间，柔性压敏元件的封装采用两级三明治结构，敏感元件总厚度小于115μm。

2.如权利要求1所述的柔性压敏材料，其特征在于，以碳纳米管作为导电相，以聚二甲基硅氧烷作为基体相，以正硅酸乙酯为交联剂，以二月桂酸二丁基锡为催化剂，在超声振荡和机械搅拌的作用下，将碳纳米管分散到聚二甲基硅氧烷中，并利用旋涂的方法制备出由碳纳米管/聚二甲基硅氧烷复合材料构成的柔性压敏薄膜。

3.如权利要求1所述的两级三明治结构，其特征在于，第一级三明治结构包括上下两层封装薄膜和位于中间的柔性压敏材料。每层封装薄膜也均采用三明治结构，即第二级三明治结构，包括两层聚酰亚胺薄膜和嵌于其中的铜箔电极与引线，靠近压敏材料一侧的聚酰亚胺薄膜开有窗口，以使铜箔电极可与压力敏感材料相接触。该结构可以使阵列传感器的每个敏感点之间完全分离，避免相互之间的干扰。

4.如权利要求1所述的基于碳纳米管/聚二甲基硅氧烷复合材料的柔性压敏元件研制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

a、在12.5μm厚的聚酰亚胺薄膜上覆合铜箔电极和引线，电极个数为M×N个，M与N为正整数，各个电极之间彻底分离。根据需要，可以调整电极与引线的形状、尺寸、位置和数量；

b、在另外一个聚酰亚胺薄膜上开M×N个窗口，窗口的形状、尺寸、位置和数量与步骤a中制备的聚酰亚胺薄膜上的电极一致；

c、在步骤a中制备的聚酰亚胺覆铜薄膜的电极以外部分涂覆热固胶；

d、将步骤b中制备的开有窗口的聚酰亚胺薄膜贴附在步骤c中已涂覆热固胶的聚酰亚胺覆铜薄膜上，M×N个窗口的位置刚好可以暴露出M×N个电极，引线部分被封装在两层聚酰亚胺薄膜之间，用柔性材料封装设备进行热压封装，制成内嵌电极与引线的双层聚酰亚胺薄膜；

e、对碳纳米管进行干燥处理；

f、将碳纳米管和聚二甲基硅氧烷混合，二者的质量比介于0.03∶1-0.05∶1之间，然后，将正己烷溶液加入到碳纳米管/聚二甲基硅氧烷混合体中，体积比介于60∶1-80∶1之间；

g、对碳纳米管/正己烷/聚二甲基硅氧烷混合溶液进行大功率机械搅拌，同时辅以超声振荡，使碳纳米管在混合溶液中分散，温度介于40-50℃之间，待正己烷挥发后，形成碳纳米管/聚二甲基硅氧烷混合体；

h、将正硅酸乙酯、二月桂酸二丁基锡与碳纳米管/聚二甲基硅氧烷混合体按1∶1∶100的体积比混合，通过机械搅拌得到碳纳米管/聚二甲基硅氧烷胶状粘稠物；

i、将步骤h中得到的胶状粘稠物滴入旋转平台，旋涂成厚度为30-60μm的薄膜，并硫化50-80小时后成型；

j、取步骤d中准备好的内嵌电极与引线的双层聚酰亚胺薄膜作为下层封装薄膜，将步骤i中制备的碳纳米管/聚二甲基硅氧烷压敏材料裁剪为M×N个敏感薄膜，其尺寸和形状与铜箔电极的一致，分别贴附在下层封装薄膜的M×N个电极之上；

k、在下层封装薄膜的电极裸露一侧的聚酰亚胺薄膜上涂覆热固胶；

l、取另一个内嵌电极与引线的双层聚酰亚胺薄膜作为上层封装薄膜，覆盖在步骤k中已涂覆热固胶的下层封装薄膜之上，并使上层电极、压敏材料和下层电极正对，形成三明治结构，用柔性材料封装设备进行热压封装，制成含有M×N个敏感点的阵列式柔性压力敏感元件。