[发明专利]一种柔性、可透气性传感器的制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性、可透气性传感器的制备方法。本发明中，为克服现有PDMS基底柔性传感器不透气性的问题，本发明提出将PDMS、PI粉体、碳酸氢铵(NH4HCO3)按比例混合均匀，通过在加热固化PDMS成型过程中，碳酸氢铵的受热分解，释放大量气体(CO2、NH3、H2O)得到多孔、透气的PDMS弹性体，在此基础上，采用激光直写技术光刻所需电极图案。此外，通过调节PDMS、PI粉体、碳酸氢铵(NH4HCO3)之间的比例关系，用户可以方便地获得柔韧性好、透气性好的PDMS基底柔性传感器，方便用户长时间佩戴，解决由不透气性引起的皮症、闷热、炎症等问题。

技术领域

本发明属于传感器制备技术领域，具体为一种柔性、可透气性传感器的制备方法。

背景技术

随着智能终端的普及,可穿戴电子设备呈现出巨大的市场前景。人体汗液中含有生理上和新陈代谢上的丰富信息，通过检测分析人体汗液，能够洞悉使用者的健康状态。因此，可穿戴式汗液传感器在疾病诊断、体内药物量的检测和人体竞技能力评估等方面越来越受到医学界的重视。然而目前可穿戴传感技术往往基于刚性基底，传感器需要嵌入到刚性封装中，与柔性的人体存在机械上的不匹配，影响了用户体验和测量结果。人体长时间佩戴时，由于传感器贴片不透气，往往会引起用户不适，导致皮症、闷热、炎症的现象。因此，开发与人体皮肤贴合度好，透气性好，可重复拉伸、弯曲的柔性传感器具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决上述提出的问题，提供一种柔性、可透气性传感器的制备方法。

本发明采用的技术方案如下：一种柔性、可透气性传感器的制备方法,所述柔性、可透气性传感器的制备方法在制备时需要用到以下器械和原料：PDMS聚合物粉末、聚酰亚胺粉末(PI)、碳酸氢铵(NH4HCO3)粉末、基材和固化剂、刚玉坩埚一个、玻璃棒一个、真空干燥箱一台、培养皿一个、搅拌混合皿一个、生物组织切片机一台、激光雕刻机一台、气体抽吸机一台、清洗烘干装置一台、电子计量秤一台。

在一优选的实施方式中，所述柔性、可透气性传感器的制备方法包括以下步骤：

S1:取来搅拌混合皿一个，对搅拌混合皿的内部进行清洗烘干之后，向搅拌混合皿的内部加入PDMS聚合物粉末，之后再加入基材和固化剂，取来玻璃棒对加入了基材和固化剂的混合物进行搅拌；

S2:取来刚玉坩埚一个，对刚玉坩埚的内部进行清洗烘干之后，向刚玉坩埚的内部加入碳酸氢铵粉体，并同时取来玻璃棒对碳酸氢铵粉进行研磨，细化晶粒尺寸；

S3:取来培养皿一个，对培养皿的内部进行清洗烘干之后，取来电子计量秤一台，并称取质量比为2:1:1的PDMS、PI粉体、碳酸氢铵混合粉末，并将混合粉末倒入培养皿容器中，用玻璃棒搅拌均匀，放入真空干燥箱中真空处理10-20分钟，待气泡消失后取出；

S4:将步骤S3中气泡消失的培养皿放入鼓风干燥箱中，并打开鼓风干燥箱的开关，调整鼓风干燥箱的内部温度在120-140℃温度下加热1-2小时，此时，培养皿中的聚合物高温聚合时，碳酸氢铵受热分解，释放出大量气体(CO2、NH3、H2O),气体扩散导致形成空洞，得到多孔、透气的PDMS弹性体；

S5:取来生物组织切片机，并将步骤S4中得到的PDMS混合物弹性体放入生物组织切片机的切片操作台上，之后调整好生物组织切片机的切片厚度；

S6:对步骤S5中，固定调整好的PDMS混合物弹性体进行切片操作，切片结束之后得到厚度约50-100微米的PDMS弹性体；

S7:取下步骤S6中切片完成的PDMS弹性体，将厚度约50-100微米的PDMS弹性体放入激光雕刻机中，并导入之前已经设计好的电极图案文件；

S8:开启激光雕刻机的设备，利用激光的高能量在PDMS弹性体表面刻蚀出电极图案，得到柔性PDMS基底传感器；