[发明专利]类钙钛矿中间体凝胶、制备及利用类钙钛矿中间体凝胶制备电子皮肤的方法

说明书

类钙钛矿中间体凝胶、制备及利用类钙钛矿中间体凝胶制备电子皮肤的方法，它涉及材料制备领域和电子皮肤领域。它要解决现有导电材料种类少、制备成本高，以及制备的电子皮肤存在感知功能单一、集成化工艺复杂的问题。类钙钛矿中间体凝胶由有机卤化胺、卤化锡、γ‑丁内酯和甲苯制成。制备：将有机卤化胺和卤化锡依次超声溶解于γ‑丁内酯中，搅拌后置于甲苯气氛中静置。利用类钙钛矿中间体凝胶制备电子皮肤。本发明制备的类钙钛矿中间体凝胶，具有良好的导电性，相容性；工艺简单，电子皮肤制备成本低，拓宽了电子皮肤材料的选择种类，实现了集应力、温度、电压探测于一体的多功能柔性电子皮肤传感器。本发明应用于材料制备领域和电子皮肤领域。

技术领域

本发明涉及材料制备领域和电子皮肤领域。

背景技术

电子皮肤是一种新兴的尖端技术，通常由薄，柔韧和可拉伸，且导电的材料复合制成。它们可以模仿人体皮肤的功能和特性，将外界环境条件(压力、应变或温度)转换为电信号，这将有助于开发新的生物医学传感器，智能机器人和仿生假肢。早前对电子皮肤的研究主要集中在单一功能传感器上，例如压力传感器，应变传感器或温度传感器等。然而，到目前为止，在一个电子皮肤器件中实现多重响应特性仍然是一个巨大的挑战。电子皮肤的一个重要发展趋势是实现或超过人体皮肤的感知性能的多功能化。此外，为未来的电子皮肤商业应用开发低成本传感材料和简便的制造工艺也是非常重要的。最近，Suo及其同事提出了一种“离子皮肤”的概念，该电子皮肤的理念源于水凝胶或离子凝胶的离子转导。基于这一理念设计的电子皮肤具有高度可拉伸性和低成本的特性，大大扩展了电子皮肤材料的选择性和设计性，对于下一代软人工智能皮肤的开发具有很好的借鉴意义。

有机-无机杂化钙钛矿材料(OIHPs)是一种光电性质优异，廉价，可溶液加工且多功能性的多功能半导体材料，通常由A位的有机阳离子(甲胺阳离子(MA⁺)或甲脒阳离子(FA⁺))，B位的金属阳离子(Pb²⁺，Sn²⁺，Ge²⁺，Cd²⁺，Bi³⁺或Sn⁴⁺和X位的卤素阴离子(Cl^-， Br^-，I^-)组成。目前，世界上许多科学实验室，都在研究这种材料并开发其各种新颖的应用。OIHPs由于其离子组成，对光或湿度敏感而非常容易发生离子迁移现象，这对电子器件通常是有害的，人们已经做了许多努力来抑制这种现象。另一方面，离子迁移同时也会赋予OIHPs一些独特的性质，比如离子导电性以及与此相关的材料电阻的变化。考虑到离子皮肤的工作机理，如果钙钛矿材料中的离子迁移现象，特别是其前体中的离子迁移现象可以用于电子皮肤中，将拓宽了感应材料的选择范围，结合钙钛矿简便的制造生产工艺可以为实现廉价、无毒且制作工艺简单的多功能电子皮肤传感器，将OIHPs衍生物的应用拓宽到一个全新的领域。

电子皮肤通常是由高柔性的高分子材料(比如橡胶，硅胶，柔性塑料)与高导电性材料(比如各种金属纳米材料Au,Ag,Cu,Ni,Al等，碳纳米材料：碳纳米管，石墨烯等)结合在一起，成为复合材料，从而具有类似皮肤的感知能力。

目前，既导电又具有柔性的材料寥寥可数，已有的导电材料在柔性材料里无法均匀分散，使得导电性和柔性无法兼得。电子皮肤依然存在导电纳米材料制备成本高、材料种类少的问题，且多为具有单一感知功能的器件，要想实现多功能化，需要很多种器件集成化，增加了电子皮肤制备工艺及难度。

发明内容

本发明目的是为了解决现有导电材料种类少、制备成本高，以及制备的电子皮肤存在感知功能单一、集成化工艺复杂的问题，而提供类钙钛矿中间体凝胶、制备及利用类钙钛矿中间体凝胶制备电子皮肤的方法。