[发明专利]一种激光制备柔性压阻式拉力传感器的制备方法及其所得拉力传感器

说明书

本发明公开了一种激光制备柔性压阻式拉力传感器的制备方法及其所得拉力传感器，所述制备方法包括以下步骤：(a)在转移基底表面滴加氧化石墨烯分散液，干燥后形成氧化石墨烯薄膜层；(b)利用激光在氧化石墨烯层上刻蚀，还原形成石墨烯图案；(c)在去离子水中浸泡并冲洗残余的氧化石墨烯，保留石墨烯图案，然后干燥；(d)在转移基底表面的石墨烯层上加鼻膜，干燥后形成透明薄膜；(e)从转移基底上撕下形成的透明薄膜，即可获得附着石墨烯图案的压阻式拉力传感器。所述传感器由上述方法制得。本发明所得石墨烯柔性压阻式拉力传感器具备超轻薄、贴合皮肤、耐用性好、高灵敏度等优点。

技术领域

本发明涉及传感器领域，具体为一种激光制备柔性压阻式拉力传感器的制备方法及其所得拉力传感器。

背景技术

压阻式传感器是利用压阻材料在外界力作用下产生形变从而导致电阻发生相应变化的特性，制备而成的传感器。柔性压阻传感器具有结构简单、集成和输出数据容易，良好的柔韧性和延展性等优点，也是目前研究最为广泛的一种柔性应力/应变传感器。

近年来，柔性压阻传感器以其突出的优势在各个领域展现出巨大的市场需求，引起了众多的科研工作者在这个领域的研究和工作。纳米金属材料、碳纳米管、石墨烯等先进纳米材料由于其优异的电学特性在这个领域得到高度关注，激光、真空压制、喷墨打印等先进方便的加工技术也得到了大量应用，因此，大量先进的柔性压阻传感器设计加工方法不断出现。

但是，当前制备的柔性压阻传感器往往存在一大矛盾，精度高的、超轻薄的柔性压阻传感器存在脆弱性，拉伸范围窄，容易损坏；追求高耐用性时容易使得传感器结构复杂、厚度大等从而丧失了轻薄性；追求较大使用范围时也容易丧失高精度性。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种简单方便的激光制备柔性压阻式拉力传感器的制备方法，本发明的另一目的是提供一种超轻薄、贴合皮肤、耐用性好、高灵敏度的柔性压阻式拉力传感器。

技术方案：本发明所述的一种激光制备柔性压阻式拉力传感器的制备方法，包括以下步骤：

a、在表面光滑的PET、PDMS、PI或PVC任意一种转移基底表面滴加1～2mg/mL氧化石墨烯分散液，氧化石墨烯分散液的片径小于500nm，室温干燥3-5h后形成氧化石墨烯薄膜层；

b、利用2～2.5W激光在氧化石墨烯层上刻蚀，还原形成石墨烯图案，石墨烯图案具备高度自定义性，通过不同图案的设计，使得传感器具备不同的压阻变化特性；

c、在去离子水中浸泡并冲洗残余的氧化石墨烯，保留石墨烯图案，然后室温干燥1-2h；

d、在转移基底表面的石墨烯层上加鼻膜，室温干燥2-3h后形成透明薄膜；

e、从转移基底上撕下形成的透明薄膜，即可获得附着石墨烯图案的压阻式拉力传感器。

步骤d中鼻膜包括水、聚乙烯醇、丙烯酸酯、乙醇、丙二醇和苯氧乙醇。鼻膜具有干燥成膜，湿润溶解的特性，鼻膜初始状态为胶体状，经过干燥脱水成膜后具有很好的柔性、透明性、生物相容性、轻薄性，可以很好的贴合皮肤。

上述激光制备柔性压阻式拉力传感器的制备方法制得的柔性压阻式拉力传感器。

工作原理：干燥后形成的鼻膜基底在控制好湿度范围的情况下具有一定的拉伸性，而石墨烯在转印步骤后稳定的黏附在鼻膜基底上，因此石墨烯图案就会随着鼻膜的拉伸而拉伸，从而传感器在拉伸的情况下就会随着拉伸程度产生相应规律的变化。具体地，传感器电阻随着拉伸距离地增加产生显著增加；相反，随着拉伸距离的减少，传感器电阻也会随之减小。

有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：