[发明专利]一种柔性压阻式应力传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种柔性压阻式应力传感器，其特征在于，由第一PDMS微结构衬底、Ag纳米线/PEDOT:PSS导电层、第二PDMS微结构衬底和导线组成，所述第一PDMS微结构衬底和第二PDMS微结构衬底包夹住Ag纳米线/PEDOT:PSS导电层。

2.根据权利要求1所述的应力传感器，其特征在于，所述第一PDMS微结构衬底和/或第二PDMS微结构衬底具有网格微结构。

3.根据权利要求1所述的应力传感器，其特征在于，所述第一PDMS微结构衬底和/或第二PDMS微结构衬底由以下步骤制得：

(1)在湿度为10-80％条件下，将聚丙烯腈溶解于N-N二甲基甲酰胺中，得到浓度为1-50wt％的溶液A；

(2)将溶液A在60-80℃下恒温搅拌6-8h，得到纺丝溶液；

(3)将纺丝溶液通过近场静电纺丝的方法纺丝于衬底上，得到有序有机网格衬底前体；

(4)将有序有机网格衬底前体于40-200℃加热，固化10-100min，得到聚丙烯腈有机纤维有序网格衬底；

(5)将PDMS溶液涂覆至聚丙烯腈有机纤维有序网格衬底，然后在50-100℃下预固化10-120min，在60-200℃下熟化3-10h，得到复合衬底；

(6)利用溶解剂除去复合衬底的聚丙烯腈有机纤维有序网格，得到有序网格凹槽，烘干，得到PDMS微结构衬底；其中所述溶解剂为体积比为1:0.1-10的水与乙醇的混合溶液；溶解剂除去复合衬底的条件：温度为30-100℃，搅拌转速为100-1500rpm，搅拌时间为1-10h，超声震荡时间为0.5-5h。

4.根据权利要求3所述的应力传感器，其特征在于，步骤(3)中所述衬底包括导电ITO玻璃、不锈钢片、铝箔、锡纸中的一种或多种，衬底厚度为0.01-10cm。

5.根据权利要求3所述的应力传感器，其特征在于，静电纺丝条件为：将纺丝溶液装入注射器中，注射器安装在推进器上，推进速率为0.001-0.05mL/min，电压为2.5-8.5kV，注射器针头与衬底的距离为0.1-5mm，接收器运行速度为1-300mm/s，纺完一条线停留时间为1-50s，制备出有序网格，网格间隔为10-800μm。

6.根据权利要求1所述的应力传感器，其特征在于，Ag纳米线通过水热法合成。

7.根据权利要求1所述的应力传感器，其特征在于，Ag纳米线的制备方法，包括以下步骤：

(a)将0.1-5mmol葡萄糖、0.1-5mmol硝酸银、0.1-5mmol硫酸铁分别溶解于水中，按2：1-5：0.5-3的体积比将三种溶液混匀，得到混合物A；

(b)将混合物A搅拌1-50min得到溶液B；

(c)将1-10g聚乙烯吡咯烷酮加入溶液B中，混匀，得到溶液C；

(d)将溶液C在100-200℃加热1-10h，获得沉淀；

(e)利用强氧化性洗涤剂洗涤上述沉淀，除去Ag纳米线表面上的氧化层；

(f)在步骤(e)的体系中加入乙醇，离心，除去过量的强氧化性洗涤剂，过滤得到Ag纳米线。

8.根据权利要求1所述的应力传感器，其特征在于，所述Ag纳米线/PEDOT:PSS导电层的制备方法包括以下步骤：将2-20mg干燥的Ag纳米线加入到0.1-10mL的PEDOT：PSS悬浮液中，搅拌均匀，其中PEDOT：PSS的质量比为1：1。

9.根据权利要求1-8任一项所述的应力传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将Ag纳米线/PEDOT:PSS复合溶液固定于第一和第二PDMS微结构衬底之间，形成导电层，烘干，得到柔性压阻式应力传感器前体薄膜；

2)从柔性压阻式应力传感器前体薄膜的第一和第二PDMS微结构衬底分别引出两条导线得到柔性压阻式应力传感器。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中Ag纳米线/PEDOT:PSS复合溶液的用量为1-15ml；所述烘干温度为50-100℃，时间为0.5-5h；所述导电层为Ag纳米线/PEDOT:PSS导电层。