[发明专利]一种纤维基形状自适应性无源电子皮肤及其制备方法

权利要求书

1.一种纤维基形状自适应性无源电子皮肤的制备方法，其特征在于，包括：

第一步：将无机纳米填料通过超声分散在有机溶剂中，得到第一分散液；将聚合物材料加入到第一分散液中，搅拌形成含聚合物和无机纳米填料的第一纺丝液，将第一纺丝液加入到同轴静电纺丝装置中的壳部注射器中；

第二步：将无机压电纳米颗粒通过超声分散在有机溶剂中，得到第二分散液，将聚合物材料加入到第二分散液中，搅拌形成含聚合物和无机纳米填料的第二纺丝液，将第二纺丝液加入到同轴静电纺丝装置中的芯部注射器中；

第三步：通过同轴静电纺丝技术将所述的第一纺丝液和第二纺丝液进行静电纺丝，得到具有芯壳结构的柔性同轴压电纳米纤维膜；

第四步：将第三步柔性同轴压电纳米纤维膜切割后夹在两层柔性织物电极内部进行叠合，形成三明治结构，然后排成阵列，并用透明封装材料进行封装，得到纤维基形状自适应性无源电子皮肤；

所述的纤维基形状自适应性无源电子皮肤，包括通过同轴静电纺技术制备的柔性同轴压电纳米纤维膜，柔性同轴压电纳米纤维膜的上侧和下侧皆设有柔性导电织物电极，柔性同轴压电纳米纤维膜及柔性导电织物电极设于透明封装材料中。

2.如权利要求1所述的纤维基形状自适应性无源电子皮肤的制备方法，其特征在于，所述第一步中的无机纳米填料包括：石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管和银纳米线中的一种，或者任意两种以上的混合物；所述的第一纺丝液中无机纳米填料的含量为0.001％-10％。

3.如权利要求1所述的纤维基形状自适应性无源电子皮肤的制备方法，其特征在于，所述的第一步中的聚合物为聚偏氟乙烯、聚三氟乙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯-三氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯和聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯醚中的一种，或者任意两种以上的混合物；所述的第一步中的溶剂为丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、异丙醇以及六氟异丙醇中的一种，或者任意两种以上的混合物；所述的第一纺丝液中聚合物的总浓度为10-60％。

4.如权利要求1所述的纤维基形状自适应性无源电子皮肤的制备方法，其特征在于，所述的第一步中的搅拌参数为：温度控制为20～80℃，搅拌时间为1～24h；超声参数为：超声功率为10～500W，超声时间为2～480min；所述的第二步中的搅拌参数为：温度控制为10～90℃，搅拌时间为1～48h；超声参数为：超声功率为10～500W，超声时间为2～480min。

5.如权利要求1所述的纤维基形状自适应性无源电子皮肤的制备方法，其特征在于，所述第二步中的无机压电纳米颗粒为钛酸钡、氧化锌、镓酸锂、锗酸锂、锗酸钛、铁晶体管、铌酸锂以及钽酸锂纳米颗粒中的至少一种；所述的第一纺丝液中无机压电纳米颗粒的含量为3％-35％。

6.如权利要求1所述的纤维基形状自适应性无源电子皮肤的制备方法，其特征在于，所述的第二步中的聚合物为聚偏氟乙烯、聚三氟乙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯-三氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯和聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯醚中的一种，或者任意两种以上的混合物；所述的第二步中的溶剂为丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、异丙醇以及六氟异丙醇中的一种，或者任意两种以上的混合物；所述的第二纺丝液中的聚合物的总浓度为2-30％。

7.如权利要求1所述的纤维基形状自适应性无源电子皮肤的制备方法，其特征在于，所述的第三步中的壳部的静电纺丝技术参数为：电压5～60kV，接收距离5～50cm，灌注速度0.01～10mL/h，温度5～35℃，相对湿度10～90％；所述的第三步中的芯部的静电纺丝技术参数为：电压5～60kV，接收距离5～50cm，灌注速度0.01～5mL/h，温度5～35℃，相对湿度10～90％。

8.如权利要求1所述的纤维基形状自适应性无源电子皮肤的制备方法，其特征在于，所述的透明封装材料为聚氨酯透明薄膜、聚二甲基硅氧烷和甲基含氢聚硅氧烷的一种或者两种的混合物。

9.如权利要求1所述的纤维基形状自适应性无源电子皮肤的制备方法，其特征在于，所述的封装采用物理粘附、热压封装、旋涂、浸渍加工、涂层加工、浸轧加工、喷雾加工中的一种或多种组合。