[发明专利]基于负泊松比结构的应变传感器阵列及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种基于负泊松比结构的应变传感器阵列，其特征在于，包括依次层叠设置的柔性封装层、压阻敏感层和柔性基底层；

所述压阻敏感层包括：

应变传感阵列，所述应变传感阵列由若干个传感单元相互连接而成，所述传感单元具有负泊松比性质；

柔性电极，所述柔性电极与所述应变传感阵列的两端连接；

传感线路，所述传感线路与所述柔性电极连接，所述传感线路用于为所述柔性电极和所述应变传感阵列传输电流；

薄膜基片，所述薄膜基片与所述应变传感阵列的一面贴合，所述薄膜基片用于负载所述应变传感阵列和所述柔性电极。

2.根据权利要求1所述的应变传感器阵列，其特征在于，所述传感单元为中空的内凹六角蜂窝状，所述内凹六角蜂窝的长度为15～20mm，高度为10～15mm，边缘宽度为1～2mm，内角为45°～75°。

3.根据权利要求2所述的应变传感器阵列，其特征在于，所述内凹六角蜂窝的长度为15mm，高度为12mm，边缘宽度为1.5mm，内角为60°。

4.根据权利要求1～3所述的应变传感器阵列，其特征在于，所述应变传感阵列由石墨烯油墨制成，所述石墨烯油墨的方阻为1～100kΩ/□。

5.根据权利要求4所述的应变传感器阵列，其特征在于，所述石墨烯油墨由以下重量份的原料制备而成：

所述无机导电碳材料中包括石墨烯和单壁碳纳米管，所述石墨烯和所述单壁碳纳米管的质量比为(5～10)：1。

6.根据权利要求5所述的应变传感器阵列，其特征在于，所述乙基纤维素的粘度为1～100mPa·s；所述丙烯酸树脂的分子量为20000～30000；所述溶剂选用松油醇、二乙二醇丁醚醋酸酯和邻苯二甲酸二丁酯的混合溶剂。

7.根据权利要求1所述的应变传感器阵列，其特征在于，所述柔性封装层和所述柔性基底层均为聚二甲基硅氧烷材质；

所述柔性电极采用方阻为10～30mΩ/□的导电油墨制成；

所述薄膜基片为聚酰亚胺材质。

8.一种如权利要求1～7任一项所述的应变传感器阵列的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、取薄膜基片，清洗，干燥，备用；

S2、将乙基纤维素和丙烯酸树脂溶于溶剂中，加入无机导电碳材料，再加入助剂，混合均匀，研磨，得到石墨烯油墨；通过丝网印刷将石墨烯油墨印刷至薄膜基片上，烘干，得到应变传感阵列；

S3、通过丝网印刷将导电油墨印刷到应变传感阵列两端的薄膜基片上，得到柔性电极，在柔性电极上连接传感线路；

S4、将薄膜基片上未印刷石墨烯油墨和导电油墨的部分切割掉，得到压阻敏感层；

S5、将压阻敏感层的一面贴合柔性封装层，另一面贴合柔性基底层，去除气泡，加热固化，即得应变传感器阵列。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，采用乙醇、丙酮或水对薄膜基片进行超声清洗，干燥后再采用等离子清洗处理；

所述步骤S2中，石墨烯油墨研磨至细度≤10μm，在印刷前将石墨烯油墨的粘度调节为10～1000Pa·s；

所述步骤S4中，采用紫外激光对薄膜基片进行切割；

所述步骤S5中，先用氧等离子体处理薄膜基片，再将压阻敏感层分别与柔性封装层和柔性基底层贴合，采用抽真空的方式去除压阻敏感层和柔性封装层/柔性基底层之间的气泡。

10.一种如权利要求1～7任一项所述的应变传感器阵列在制备可穿戴电子设备中的应用。