[发明专利]一种仿生微阵列柔性电极及其制备方法、柔性压力传感器

说明书

本发明提供了一种仿生微阵列柔性电极及其制备方法、柔性压力传感器，该柔性电极的制备方法，包括以下步骤：提供植物叶片；将PDMS预聚物与固化剂混合得到PDMS混合物；将PDMS混合物浇注在植物叶片上，将固化后的PDMS取出得到模具；将模具贴附在模板上，开启真空吸附；配制AgNWs分散液并将其喷涂至模具上，经过退火处理。本发明的柔性电极的制备方法，以表面具有特有的微米级锥型阵列结构的植物叶片为模板，制备得到模具，同时结合真空吸附形成的毫米级半圆凸起阵列，形成具有微米至毫米等不同尺寸的三维阵列结构，具有该结构的微阵列柔性电极，使得传感器对不同量级的压力具有良好的响应特性，测量范围大大拓宽。

技术领域

本发明涉及柔性可穿戴健康电子设备技术领域，尤其涉及一种仿生微阵列柔性电极及其制备方法、柔性压力传感器。

背景技术

近年来，5G通讯技术的快速发展极大的促进了物联网与智能终端的交叉融合，而作为其核心部件之一的柔性压力传感器，在医疗健康、运动检测与矫正等方面发挥着越来越重要的作用。柔性压力传感器具有适形性好，轻薄便携等特点。基于柔性压力传感器的医疗可穿戴设备可以集成到衣服、配件或直接贴敷于皮肤表面，动态收集人体生理信息，用于反馈判断人体的健康状况。柔性压力传感器可根据使用场景任意贴附于不规则的三维物体表面进行信号检测，如贴敷于喉咙处监测声带的振动，可以实现不能说话的患者声音再现，贴敷在人体腹部对人体呼吸强度和频率进行监测等。

电学性能优异的柔性压力传感器主要包括高性能柔性基底电极和敏感材料，结合特殊的结构实现。目前，柔性压力传感器多采用如硅片刻蚀，气相沉积和高分率3D打印等工艺复杂，设备昂贵的高耗能的方法制备，其高昂的制造成本限制了它在现实生活中的发展和应用；另一方面，绝大部分柔性压力传感器灵敏度不高，测量范围窄，对微弱生理信号无法积极识别，这些不足严重制约了柔性压力传感器对各种复杂生理信号的综合分析检测。

基于目前的柔性压力传感器存在的技术问题，有必要对此进行改进。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种仿生微阵列柔性电极及其制备方法、柔性压力传感器，以解决或部分解决现有技术中存在的技术问题。

第一方面，本发明提供了一种仿生微阵列柔性电极的制备方法，包括以下步骤：

提供一具有叶面纹理的植物叶片；

将PDMS预聚物与固化剂混合后得到PDMS混合物，备用；

将所述PDMS混合物浇注在所述植物叶片上，使PDMS固化，将固化后的PDMS从所述植物叶片上取出得到表面与植物叶片表面相反的模具；

将所述模具的与植物叶片表面相反的表面贴附在设有多个通孔的模板上，将所述模板置于真空吸附装置内，开启真空吸附，将模具与模板分离；

配制AgNWs分散液，将所述AgNWs分散液喷涂至经过真空吸附后的模具上，经过退火处理，即得仿生微阵列柔性电极。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述的仿生微阵列柔性电极的制备方法，将所述模具的与植物叶片表面相反的表面贴附在设有多个通孔的模板上之前还包括：将所述PDMS混合物滴入模具的与植物叶片表面相反的表面，再经过旋涂，固化，再将固化后的PDMS从模具中取下得到表面呈微圆锥体的PDMS薄膜；再将所述PDMS薄膜的呈微圆锥体的表面贴附在设有多个通孔的模板上，再经过真空吸附，分离PDMS薄膜与模板；再将所述AgNWs分散液喷涂至经过真空吸附后的PDMS薄膜上，经过退火处理，即得仿生微阵列柔性电极。

进一步优选的，所述的仿生微阵列柔性电极的制备方法，再将所述AgNWs分散液喷涂至经过真空吸附后的PDMS薄膜上之前还包括：将所述PDMS混合物滴入PDMS薄膜的远离呈微圆锥体的表面，再经过旋涂，并使PDMS固化，再将经过固化的PDMS薄膜与模板分离；再将所述AgNWs分散液喷涂至经过固化的PDMS薄膜上，经过退火处理，即得仿生微阵列柔性电极。