[发明专利]碳纳米管/聚合物复合膜阵列式柔性力敏传感器及制法

权利要求书

1.一种碳纳米管/聚合物复合膜阵列式柔性力敏传感器，其包括：

一碳纳米管/聚合物复合膜(3)；

一图形化于所述碳纳米管/聚合物复合膜(3)上表面上的平行金属行电极(2)；

一图形化于所述碳纳米管/聚合物复合膜(3)下表面上的平行金属列电极(4)；

一附着于所述平行金属行电极(2)上表面上的上绝缘保护层(1)；和

一附着于所述平行金属列电极(4)下表面上的下绝缘保护层(5)；

所述平行金属行电极(2)与所述平行金属列电极(4)呈空间相交状分布，其空间相交的相交部分与该相交部分内包含的碳纳米管/聚合物膜构成阵列式柔性力敏传感器的力敏单元；其特征在于：

所述的碳纳米管/聚合物复合薄膜(3)为聚合物基体材料中均匀分散有碳纳米管的复合材料制成的膜；所述碳纳米管与所述聚合物基体材料的质量比为(0.1-15)∶100；

所述聚合物基体材料为二甲基硅氧烷或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。

2.按权利要求1所述的碳纳米管/聚合物复合膜阵列式柔性力敏传感器，其特征在于，所述的碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管。

3.一种权利要求1所述碳纳米管/聚合物复合膜阵列式柔性力敏传感器的制备方法，其步骤如下：

1)采用柔性电路板制作工艺，制作图形化于上绝缘保护层(1)下表面上的平行金属行电极(2)，所述平行金属行电极(2)厚度为20-60μm；

2)采用柔性电路板制作工艺，制作图形化于下绝缘保护层(5)上表面上的平行金属列电极(4)，所述平行金属列电极(4)厚度为20-60μm；

3)在室温和常压下，将碳纳米管加入至挥发性溶剂中进行超声分散处理20-60分钟，超声分散处理的超声功率为300W；所述挥发性溶剂为体积比为1∶1的甲苯和丙酮组成的混合溶剂或为乙酸乙酯溶剂；所述碳纳米管与挥发性溶剂的比例为1mg∶(10-80)ml；

4)再加入聚合物基体材料，继续超声处理2-6小时，得到含碳纳米管和聚合物基体材料的碳纳米管/聚合物混合溶液；所述碳纳米管和聚合物基体材料的质量比为(1-15)∶100；

将得到的碳纳米管/聚合物混合溶液进行4000-6000转/分的高速离心30-60分钟；得到均匀分散的碳纳米管/聚合物清液和对所得沉淀称重，并计算出碳纳米管/聚合物清液中的碳纳米管的实际浓度；

5)向上述碳纳米管/聚合物清液中再加入聚合物基体材料，使碳纳米管与聚合物基体材料的质量比为(0.1-15)∶100；然后再超声分散2-4小时，得到碳纳米管/聚合物溶液；

6)将步骤2)制备的上表面图形化有平行金属列电极(4)的下绝缘保护层5放入一容器中，所述平行金属列电极(4)朝向容器开口；将得到的碳纳米管/聚合物溶液注入容器中，室温下蒸发溶剂；待溶剂完全挥发之后，在所述平行金属列电极(4)及下绝缘保护层(5)上表面上形成均匀的碳纳米管/聚合物复合膜(3)；所述碳纳米管/聚合物复合膜(3)厚度为50-150μm；

7)在一碳纳米管/聚合物复合膜(3)上表面上均匀涂覆微量溶剂，使碳纳米管/聚合物复合膜(3)的膜表面处于粘稠状；

将制备的图形化有平行金属行电极(2)的上绝缘保护层(1)的平行金属行电极(2)覆盖于碳纳米管/聚合物复合膜(3)表面之上，施加0.2-1.5Mpa的压力并置入温控炉中升温至50-70℃并保持1-3小时后，取出得到碳纳米管/聚合物复合膜阵列式柔性力敏传感器；

所述平行金属行电极(2)与平行金属列电极(4)呈空间相交状分布，其空间相交的相交部分与该相交部分内包含的碳纳米管/聚合物膜构成阵列式柔性力敏传感器的力敏单元。