[发明专利]一种柔韧高强机器人皮肤制备方法

说明书

一种柔韧高强机器人皮肤制备方法，包含以下步骤：S1：利用等离子体设备对热塑性弹性体基体材料进行刻蚀以制备柔性弹性基体，所述柔性弹性基体的重复单元为1‑100微米，通过光刻蚀、微流控、3D打印的微纳米加工工艺、在重复单元表面引入颗粒，实现预制备好柔性基底表面的微纳米图案化。S2：将石墨烯或碳纳米管溶液喷涂在微纳米图案化的柔性基底表面，作为导电层。S3：传感器电子芯片元件上涂覆一层偶联剂，通过包埋法把表面处理过的压力传感器电子芯片原件植入到热塑性弹性体基体中。本发明的电子芯片与基体材料能有效地进行结合，有利于芯片效能的发挥，有利于扩大电子皮肤的应用范围。

技术领域

本发明涉及仿生机器人制造领域，尤其涉及一种柔韧高强机器人皮肤制备方法。

背景技术

随着信息化、工业化不断融合，以机器人科技为代表的智能产业蓬勃兴起。人们期待未来能够研发出与人和其他生物体更加接近的仿人仿生机器人。触觉是机器人等实现与环境直接作用的必需媒介，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。触感皮肤新型可穿戴柔性且具有仿生触觉的电子皮肤，它能够赋予机器人具备人类、动物一样的触觉，使其变得更加智能化和人性化。为了覆盖机器人等复杂的三维表面和活动的关节部位，触感皮肤通常还必须具有高柔性与高弹性等性质。

目前，日本和美国的部分研究组已经报道了基于有机场效应 晶体管型、电容式和压阻式的电子皮肤，但却各有利弊，例如，刚性硅基材料的使用使得器件具有非透明和非柔性，电子芯片与基体材料不能有效结合的问题，这阻碍芯片效能的发挥，大大限制了电子皮肤的应用范围。具有柔性、高强度、高灵敏度且耐用的触感皮肤有待进一步的开发。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种柔韧高强机器人皮肤制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种柔韧高强机器人皮肤制备方法，包含以下步骤：

S1: 利用等离子体设备对热塑性弹性体基体材料进行刻蚀以制备柔性弹性基体，所述柔性弹性基体的重复单元为1-100微米，通过光刻蚀、微流控、3D打印的微纳米加工工艺、在重复单元表面引入颗粒，实现预制备好柔性基底表面的微纳米图案化。

S2：将石墨烯或碳纳米管溶液喷涂在微纳米图案化的柔性基底表面，作为导电层。

S3：传感器电子芯片元件上涂覆一层偶联剂，通过包埋法把表面处理过的压力传感器电子芯片原件植入到热塑性弹性体基体中。

优选地，所述S1中的热塑性弹性体基体材料为苯乙烯类热塑性弹性体、烯烃类热塑性弹性体、二烯类热塑性弹性体、氯乙烯类热塑性弹性体或聚氨酯类热塑性弹性体。

优选地，所述S1中的刻蚀在0.1-100MPa的压力、600-2000W的功率下进行0.1-60min。

优选地，所述S1中的重复单元为间距1-100微米的点阵、条形矩阵或条状光栅。

优选地，所述S2中的石墨烯或碳纳米管溶液的浓度为0.001-100 mg/mL。

优选地，所述S2中的导电层厚度为30-150微米。

优选地，所述S3中的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或锆类偶联剂。

本发明的有益效果：本发明的电子芯片与基体材料能有效地进行结合，有利于芯片效能的发挥，有利于扩大电子皮肤的应用范围；本发明将热塑性弹性体作为皮肤的外层，有利于增强皮肤的弹性、延展性和耐候性。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

以下热塑性弹性体简写为TPE。

实施例1