[发明专利]一种多壁碳纳米管压阻传感器及其制备方法

说明书

一种多壁碳纳米管压阻传感器及其制备方法，其中多壁碳纳米管压阻传感器的制备方法包括步骤：制备熔融状态的导电纳米复合材料，并装入注射器；将预制的未固化的硅树脂挤入到3D打印机的打印基板上，静置后形成部分固化的绝缘基质；通过3D打印机将导电纳米复合材料打印到部分固化的绝缘基质中，以形成导电追踪；将打印有导电追踪的绝缘基质固化，使导电追踪与绝缘基质相互粘合，以得到多壁碳纳米管压阻传感器，本发明多壁碳纳米管压阻传感器和多壁碳纳米管压阻传感器的制备方法制备得到的多壁碳纳米管压阻传感器不仅解决了导电层和衬底之间的粘附问题，还具有很好的可拉伸性和防磨损性，且通过打印制备，简化了内部复杂电路图案的设计，制作简单。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种多壁碳纳米管压阻传感器及其制备方法。

背景技术

目前，柔性应变传感器存在的间题，主要是导电层和衬底之间的粘附结构不合理，可能引起开裂和剥落，从而限制了传感器应用。传感器生产厂家为了解决此问题，通过嵌入导电液体在衬底中，然而，此方式虽然可以避免涂层薄膜开裂和传感器寿命的技术问题，但是，由于在可拉伸衬底结构内封装的液体不具有机械强度，导电液体在部件内部流动，从而导致难以嵌入，且制造难度大的弊端。

发明内容

本发明为了解决现有技术存在的上述问题，提供了一种多壁碳纳米管压阻传感器及其制备方法，以解决柔性应变传感器采用内部封装导电液体来增加导电层和衬底之间的粘附性，但是导电液体在衬底内部流动，导致难以嵌入，制造难度大的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种多壁碳纳米管压阻传感器，包括绝缘基质和导电追踪，导电追踪嵌设在绝缘基质内部，所述绝缘基质的材质为硅树脂，所述导电追踪为由多壁碳纳米管与硅氧烷混合形成的导电线路。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述绝缘基质为片状、带状或曲线状。

作为本发明的另一方面，本发明还提供了一种多壁碳纳米管压阻传感器的制备方法，该方法包括以下步骤：

S1、制备熔融状态的导电纳米复合材料，并装入注射器；

S2、将预制的未固化的硅树脂挤入到3D打印机的打印基板上，静置后形成部分固化的绝缘基质；

S3、通过3D打印机将导电纳米复合材料打印到部分固化的绝缘基质中，以形成导电追踪；

S4、将打印有导电追踪的绝缘基质固化，使导电追踪与绝缘基质相互粘合，以得到多壁碳纳米管压阻传感器。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述3D打印机采用熔融沉积方式成型。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述步骤S1中，制备熔融状态的导电纳米复合材料，并装入注射器具体包括：

将纳米粒子所需的质量比添加到未固化的硅氧烷中，离心混合达到均匀分散，得到由多壁碳纳米管与硅氧烷混合形成熔融状态下的导电纳米复合材料；

在真空中将熔融状态下的导电纳米复合材料装入注射器，以避免气泡。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述步骤S2中，将预制的未固化的硅树脂挤入到3D打印机的打印基板上，静置后形成部分固化的绝缘基质具体包括：

将预制的未固化的硅树脂通过0.6毫米直径的喷嘴挤压到打印基板上，厚度均匀；

静置20分钟，以使绝缘基质底部的硅树脂固化，表面的硅树脂保持为流体状态。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述步骤S3中，通过3D打印机将导电纳米复合材料打印到部分固化的绝缘基质中，以形成导电追踪具体包括：