[发明专利]一种同时感知压力与气敏的柔性电子皮肤及其制备方法

说明书

本发明公开了提供了一种同时感知压力与气敏的柔性电子皮肤，包括下基底，电极，敏感材料，上基底；导电电极设于下基底上；敏感材料设于电极上，所述敏感材料为柔性附着层上生长的气敏材料，用于同时检测压力和气敏；上基底设于敏感材料上，该电子皮肤能在一个数据信号中同时感知压力刺激和气敏刺激，两种刺激之间没有干扰；通过独特的制备工艺将敏感材料生长在柔性材料上，再按照特定的制作方式制作该多功能柔性电子皮肤，传感器的力的测试性能优异，性能稳定，气敏性能优异，灵敏度高，重复性好，传感器制作方法简单，材料来源简单且价格低廉。

本发明专利申请为申请人于2018年03月20日申请的申请号为201810230663.0、发明名称为“一种同时感知压力与气敏的柔性电子皮肤及其制备方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明属于传感器领域，具体涉及一种同时感知压力与气敏的柔性电子皮肤及其制备方法。

背景技术

机器人，它的任务是协助或取代人类工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。通过各类传感器集成，机器人实现了诸如视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能。但是，如何像人类一样在一个器官中同时拥有多种感知功能，一直以来都是机器人系统所面临的挑战性问题之一。

电子皮肤的诞生为解决这一问题提供了有效的解决路径，其结构简单，可被加工成各种形状，能像衣服一样附着在设备表面，能够让机器人感知到物体的地点和方位以及硬度等信息。尽管报道了各式各样的多功能电子皮肤，但都是单一传感器独立检测后集成的，一个数据信号只是一种感知信息，例如将单一的气敏传感器与单一的压力传感器集成，分两个信号同时感知气敏与压力信息。嗅觉和触觉作为肌体重要的感知方式，很难在一个信号中同时感知，因为气敏材料多为金属氧化物半导体和少数高分子，这些材料的应变极限不高，在基底发生小变形时会因为材料本身的结构被破坏而丧失气敏性能。因此，尽管研发难度大，但非常有必要研发一种具备多感知能力的多功能电子皮肤，在一个信号中同时感知不同类型的刺激。

发明内容

针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供了一种同时感知压力与气敏的柔性电子皮肤及其制备方法，解决了现有电子皮肤不能在一个信号中同时感知压力与气敏的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种同时感知压力与气敏的柔性电子皮肤，包括下基底和/或上基底，电极以及敏感材料；

若存在所述下基底，则导电的所述电极设于所述下基底上；

所述敏感材料设于所述电极上，所述敏感材料为柔性附着层上生长的气敏材料，用于同时检测压力和气敏；若存在所述上基底，则所述上基底设于所述敏感材料上。

优选地，所述柔性附着层为无尘布，所述气敏材料为聚苯胺，所述敏感材料为无尘布上生长的聚苯胺，用于同时检测压力和不同浓度的NH₃。

优选地，所述气敏材料由所述聚苯胺置换为包括金属氧化物半导体或高分子半导体的其他气敏半导体材料，从而检测其他气体成分。

优选地，所述柔性附着层由所述无尘布置换为包括PDMS、柔性无机材料、柔性高分子材料之一的其他柔性材料。

优选地，所述下基底为透气无纺胶布，其粘接面朝上；

或者所述下基底还可以是包括棉布、涤纶布、刚性网之一或其组合的、不影响传感器功能的其他透气材料。

优选地，所述电极为导电胶布，其粘接面朝下；

或者所述电极还可以是包括金、铂、银、镍、铜、碳纳米管、石墨烯任意组合成的高导电性的复合材料。

优选地，所述上基底为薄纱布；

或者所述上基底还可以是包括棉布、涤纶布、刚性网之一或其组合的、不影响传感器功能的其他透气材料。