[发明专利]压阻式电子皮肤及其制备方法

权利要求书

1.一种压阻式电子皮肤，其特征在于，包括：

叠加的多个柔性衬底；

相邻柔性衬底接触表面上设置的导电层，至少一个所述的导电层的接触面为非平面结构；

电性连接于所述导电层的导电极。

2.根据权利要求1所述的压阻式电子皮肤，其特征在于：所述至少一柔性衬底采用聚二甲基硅氧烷薄膜。

3.根据权利要求2所述的压阻式电子皮肤，其特征在于：所述聚二甲基硅氧烷薄膜的至少一面具有图案，所述图案的尺寸在0.1-500μm之间。

4.根据权利要求1所述的压阻式电子皮肤，其特征在于：所述导电层包括碳纳米管薄膜，所述碳纳米管薄膜主要由碳纳米管交织的网络组成。

5.根据权利要求4所述的压阻式电子皮肤，其特征在于：所述碳纳米管薄膜的透光率为50-97%，方阻为100-10⁷Ω/sq。

6.根据权利要求4所述的压阻式电子皮肤，其特征在于：所述碳纳米管薄膜的厚度一般在10nm-500nm之间，是由单壁碳纳米管、双壁碳纳米管和多壁碳纳米管中的一种或者多种的复合所形成的，其中，所述单壁碳纳米管为金属性单壁碳纳米管或同时含有金属性和半导体性碳纳米管的混合单壁碳纳米管。

7.根据权利要求1所述的压阻式电子皮肤，其特征在于：所述导电层可以为铜、银和金中的任意导电金属或半导体材料的一种或二种以上的组合。

8.根据权利要求1所述的压阻式电子皮肤，其特征在于：所述导电极是采用金、铂、镍、银、铟、铜、碳纳米管和石墨烯中的任意一种材料或者二种以上材料的组合制成的。

9.一种压阻式电子皮肤的制备方法，其特征在于，步骤如下：

S1、制备两图案化的柔性衬底，其中至少一层为聚二甲基硅氧烷薄膜；

S2、制备碳纳米管溶液，并分别涂覆至两柔性衬底带有图案的表面，形成碳纳米管薄膜，将带有图案的碳纳米管薄膜的一侧面对面组装，形成碳纳米管薄膜相互接触的薄膜器件；

S3、使用导电材料分别在两碳纳米管薄膜上形成上、下导电极，并从导电极上引出导线，得到压阻式电子皮肤。

10.根据权利要求9所述的压阻式电子皮肤的制备方法，其特征在于：所述S1中的聚二甲基硅氧烷薄膜是通过如下方法制备的：

S11、将聚二甲基硅氧烷在真空中去气1-30分钟，并倒入在一个设有图案的模板上，聚二甲基硅氧烷的厚度在0.1-3mm之间，之后在50-100℃的温度下加热0.5小时以上固化成型；

S12、固化成型后的聚二甲基硅氧烷在有机溶剂中超声5-30分钟后从模板上取下。

11.根据权利要求10所述的压阻式电子皮肤的制备方法，其特征在于：所述模板可以是具有微结构的硅衬底、具有微结构的玻璃衬底、具有微结构的金属衬底、具有微结构的塑料衬底、布料、丝绸制品或具有微结构的生物体器官；所述有机溶剂可以是甲醇、乙醇或乙二醇。

12.根据权利要求9所述的压阻式电子皮肤的制备方法，其特征在于：所述步骤S2具体可以包括：

S21、将单壁和/或双壁、少壁、多壁的碳纳米管加入含1wt%-10wt%的表面活性剂的水溶液，直至碳纳米管浓度为0.01-50mg/ml，然后，将该混合溶液超声预分散1min-10h，形成碳纳米管分散液；

S22、对该碳纳米管分散液以1000-20000rpm的速率离心处理0.1h以上，取上清液作为成膜前溶液；

S23、采用去离子水将成膜前溶液稀释1-100倍，然后，将稀释的碳纳米管溶液使用喷笔均匀地喷涂至两柔性衬底带有图案的表面，形成碳纳米管薄膜，将带有图案的碳纳米管薄膜的一侧面对面组装，形成碳纳米管薄膜相互接触的薄膜器件。

13.根据权利要求12所述的压阻式电子皮肤的制备方法，其特征在于：所述步骤S23中在组装成薄膜器件之前，采用去离子水多次浸泡所述表面有碳纳米管薄膜的薄膜，用以去除表面活性剂，干燥后再以浓度为3-8M的强酸处理所述碳纳米管薄膜0.1-24h。

14.权利要求1至8任一所述的压阻式电子皮肤在人体脉搏跳动、心脏跳动、呼吸、眼球压力、喉部肌肉群震动、运动引起的身体肌肉和表皮的运动以及血压上的应用。