[发明专利]一种可穿戴柔性电容式压力传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种可穿戴柔性电容式压力传感器及其制备方法，其特征在于，所述柔性电容式压力传感器结构包括：上层电极，介电层，底电极，导线。

2.根据权利要求1所述的可穿戴柔性电容式压力传感器及其制备方法，其特征在于，所述上层电极和底电极由聚酰亚胺基质和电极组成，导线附在聚酰亚胺基板上与电极相接；

其中介电层由可压缩的聚合物基质及导电填料混合组成，聚合物基质具有内部微结构。

3.根据权利2所述的可穿戴柔性电容式压力传感器及其制备方法，其特征在于，所述石墨烯气凝胶为导电填料应用于柔性电容式压力传感器的介电层中建立渝渗系统；

石墨烯气凝胶在聚合物材料中相互不接触，导电填料与绝缘聚合物材料之间相互作用会形成大量微型电容器，电容器在聚合物内部形成复杂的电容器网络。

4.根据权利3所述的可穿戴柔性电容式压力传感器及其制备方法，其方法包括以下步骤：

石墨烯气凝胶制备；

首先在去离子水中分散并超声处理氧化石墨烯(GO)薄片，制备GO薄片悬浮液，然后用还原剂还原GO薄片悬浮液，将混合物密封在小瓶中，在没有任何搅拌的情况下在油浴锅中热处理；

在下一步中将所得水凝胶用去离子水洗涤，最后先将水凝胶冷冻一段时间再冷冻干燥得到石墨烯气凝胶；

GA/聚合物海绵的制备；

将步骤中得到的GA粉碎至微米级，将碎片化的GA均匀分散在乙醇中，将聚合物溶液添加到GA悬浮液中，并加热直至乙醇完全蒸发冷却后向所述混合溶液中添加固化剂并对聚合物基质进行发泡；

柔性电容式压力传感器的制备；

通过丝网印刷技术，在聚酰亚胺薄膜上印制图案化电极，所得带有电极的柔性聚酰亚胺基板分别作为传感器的上、下电极板；

步骤中所得的海绵介电层夹在上、下电极之间。

5.根据权利要求4所述的可穿戴柔性电容式压力传感器的制备方法，其步骤包括；

GO悬浮液的浓度为6-10mg ml^-1；

还原剂可以是L-抗坏血酸、还原性糖(葡萄糖、壳聚糖等)、柠檬酸钠、聚乙烯醇、乙二胺和碘化氢中的一种或多种；

还原剂与GO悬浮液的浓度比为2/1-5/1；

油浴锅中热处理的温度为120-200℃，时间为1-4h；

水凝胶先放置在超低温冰柜中静置20-40h，真空冷冻干燥24-48h。

6.根据权利要求4所述的可穿戴柔性电容式压力传感器的制备方法，其步骤；

选择超声仪和球磨机处理GA，碎化的GA的尺寸在1-50μm；

GA与聚合物溶液的重量比例是10/1000-50/1000；

介电层的聚合物基质为聚二甲基硅氧烷、Ecoflex、聚氨酯、聚酰亚胺、聚对二甲苯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯和聚苯乙烯中的一种或多种；

乙醇蒸发的温度为80-120℃，混合物加热的温度为120-180℃；

固化剂为聚二甲基硅氧烷固化剂、丙烯酸酯、醋酸乙烯、过氧化苯甲酰、过硫酸钠、偶氮二异丁腈、过氧化二异丙苯、过氧化二碳酸二以丙脂和二苯甲酮中的一种或几种；

聚合物基质进行发泡的方式为糖模板工艺和发泡剂，发泡剂为碳酸氢铵、超临界二氧化碳、炭黑、十二烷基硫酸钠或者烷基聚葡萄糖苷中的一种；

发泡剂与聚合物溶液的重量比例是100/1000-500/1000；

获得的介电层的厚度为0.5-2.5毫米。

7.根据权利要求4所述的可穿戴柔性电容式压力传感器的制备方法，其特征，所述的导电油墨是固体浓度为约60-80％的，银、铜、碳，中一种或多种的聚合物浆料；

聚酰亚胺薄膜的厚度为50μm。