[发明专利]基于剪纸结构的可拉伸电子皮肤及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种基于剪纸结构的可拉伸电子皮肤，所述剪纸结构的电子皮肤为电子皮肤上排列有剪裁缝隙。剪纸结构电子皮肤为单轴剪纸结构、双轴剪纸结构或方型螺旋剪纸结构。所述单轴剪纸结构的电子皮肤为剪裁缝隙呈纵向周期性排列在电子皮肤上；所述双轴剪纸结构的电子皮肤为剪裁缝隙呈网格状周期性排列在电子皮肤上，所述方型螺旋剪纸结构的电子结构为剪裁缝隙呈“L”形周期性排列在电子皮肤上。本发明提供的基于剪纸结构的可拉伸电子皮肤，剪纸结构的电子皮肤具有很好的拉伸性，进而与皮肤贴合得更好。本发明并提供其简单便捷的制备方法，同时提供其在监测人体生理信号的应用及方法。

技术领域

本发明属于电子皮肤技术领域，尤其涉及一种基于剪纸结构的可拉伸电子皮肤及其制备方法与应用。

背景技术

液态金属基双层膜电子皮肤具有非对称结构和两侧电特性，在微尺度传感器/致动器、能量存储/发电装置和热管理发挥着重要作用。双层膜电子皮肤为解决涉及电子电路和能量管理的挑战提供了便利，有效防止电路内部短路，在有限的空间实现复杂的功能。但是传统液态金属双层膜电子皮肤不可拉伸，与皮肤弹性模量不匹配。传统双层膜电子皮肤没有和皮肤感知功能结合起来，不能很好地感知人体生理信号。另外，传统双层膜电子皮肤不可回收再利用，因此制备一种具有可拉伸、可回收和可感知人体生理信号的双层膜电子皮肤至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种可拉伸、可回收和可感知人体生理信号的基于剪纸结构的电子皮肤，并提供其简单便捷的制备方法，同时提供其在监测人体生理信号的应用及应用方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于剪纸结构的可拉伸电子皮肤，所述剪纸结构的电子皮肤为电子皮肤上排列有剪裁缝隙，剪裁缝隙可使电子皮肤拉伸。

进一步地，所述剪纸结构的电子皮肤为单轴剪纸结构、双轴剪纸结构或方型螺旋剪纸结构。

进一步地，所述单轴剪纸结构的电子皮肤为剪裁缝隙呈纵向周期性排列在电子皮肤上；所述双轴剪纸结构的电子皮肤为剪裁缝隙呈网格状周期性排列在电子皮肤上，所述方型螺旋剪纸结构的电子结构为剪裁缝隙呈“L”形周期性排列在电子皮肤上。

进一步地，所述电子皮肤由上下两层膜构成，电子皮肤的上层膜为纤维素纳米纤维/聚乙烯醇，电子皮肤的下层膜为液态金属/纤维素纳米纤维。

进一步地，所述电子皮肤中纤维素纳米纤维、聚乙烯醇、液态金属的掺杂比例为0.02 g：6 mL：1.2 g。

一种基于剪纸结构的可拉伸电子皮肤的制备方法，将电子皮肤通过剪纸工艺制备成基于剪纸结构的电子皮肤，包括以下步骤：

（1）将电子皮肤剪成所需形状，然后对折；

（2）在步骤（1）中电子皮肤的对折线上周期性地交替绘制线段标记；

（3）在步骤（2）中电子皮肤的线段标记处裁剪，留下缝隙；

（4）将步骤（3）中已裁剪好的电子皮肤展开、压平，即得到剪纸结构的电子皮肤。

进一步地，所述剪纸工艺为单轴剪裁、双轴剪裁或方形螺旋剪裁。

一种基于剪纸结构的可拉伸电子皮肤的应用，所述剪纸结构的电子皮肤用于人体生理信号监测。

进一步地，所述人体生理信号监测为心电、脑电和肌电监测中一种或多种。

一种基于剪纸结构的可拉伸电子皮肤监测人体生理信号的方法，包括以下步骤：首先将电子皮肤擦拭导电，剪成剪纸结构的电子皮肤，然后对人体贴合部分皮肤消毒后，贴上剪纸结构的电子皮肤，再将剪纸结构的电子皮肤连接人体生理信号监测器，最后通过控制软件输出即可实现人体生理信号监测。

本发明具有的优点是：