[发明专利]一种基于仿生多级结构复合柔性压阻传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于仿生多级结构复合柔性压阻传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、制备PVDF纳米纤维膜；

S2、将S1所得的PVDF纳米纤维膜进行亲水改性；将S1所得的PVDF纳米纤维膜置于Ar和O₂的等离子体气氛中0.5～2小时；其中Ar与O₂的体积比为35～60:1，功率为55～70W；

S3、于S2所得的亲水改性PVDF纳米纤维膜表面进行原位聚合生长PANI纳米线，制备PANI/PVDF复合导电纤维膜；

具体包括：将S2所得的亲水改性PVDF纳米纤维膜置于含有苯胺单体和过硫酸铵的1M/L的HCl溶液中，冰浴条件下生长5～7小时；其中，苯胺单体的含量为0.7～1.0mmol，过硫酸铵的含量为0.45～0.65mmol；

S4、制备具有仿生玫瑰花瓣表面微结构的PDMS膜

S4.1、玫瑰花瓣于水中清洗干净并于40℃～50℃中烘干1.5～3小时，待用；

S4.2、配置PVA溶液；

S4.3、将S4.2所配置的PVA溶液流延于S4.1所得的玫瑰花瓣面，室温下烘干9～11小时，然后去除玫瑰花瓣后得到反玫瑰花瓣微结构的PVA膜；

S4.4、配置PDMS溶液；

S4.5、将S4.4所配置的PDMS溶液旋涂在S4.3所得的玫瑰花瓣微结构的PVA膜上，于50℃～70℃下进行固化22～25小时，然后于80℃～100℃水浴下溶解1～3小时去除PVA后，得到具有仿生玫瑰花瓣表面微结构的PDMS膜；

S5、通过S4所得的具有仿生玫瑰花瓣表面微结构的PDMS膜制备多级微结构柔性电极；

S6、通过S3所得的PANI/PVDF复合导电纤维膜和S5所得的多级微结构柔性电极制得基于仿生多级结构复合柔性压阻传感器。

2.如权利要求1所述的基于仿生多级结构复合柔性压阻传感器的制备方法，其特征在于，所述S1中制备PVDF纳米纤维膜的具体过程为：

S1.1、将PVDF置于溶剂中，于50℃～75℃搅拌1.5～3小时，制得纺丝前驱体溶液；其中，纺丝前驱体溶液中PVDF的质量分数为20％～35％；

S1.2、将S1.1所得的纺丝前驱体溶液通过静电纺丝技术制备PVDF纳米纤维膜。

3.如权利要求2所述的基于仿生多级结构复合柔性压阻传感器的制备方法，其特征在于，所述S1.2中静电纺丝的参数为：注射器连接20G针头，加载电压15～19kV，针头与基板间距离为8～15cm，推进速度为0.01～0.04ml/min，温度为26℃～31℃，空气相对湿度为35％～50％，纺丝时间为0.5～2小时，将所得膜在30℃～50℃下干燥10～13小时，然后在130℃～150℃下继续干燥1.5～3小时后即可。

4.如权利要求1所述的基于仿生多级结构复合柔性压阻传感器的制备方法，其特征在于，所述S5中制备多级微结构柔性电极的具体过程为：通过磁控溅射技术于S4所得的具有仿生玫瑰花瓣表面微结构的PDMS膜表面沉积导电金属制备多级微结构柔性电极；其中，磁控溅射的参数为：磁控功率为35～60W，Ar为35～50SCCM，溅射时间为9～11min。

5.如权利要求1所述的基于仿生多级结构复合柔性压阻传感器的制备方法，其特征在于，所述S6中制备压阻传感器的具体过程为：将S3所得的PANI/PVDF复合导电纤维膜置于S5所得的多级微结构柔性电极的内部，然后通过银浆和导线引出S5所得的多级微结构柔性电极的电极信号，封装，制得基于仿生多级结构复合柔性压阻传感器。

6.采用权利要求1-5任一项所述的基于仿生多级结构复合柔性压阻传感器的制备方法制得的基于仿生多级结构复合柔性压阻传感器。

7.如权利要求6所述的基于仿生多级结构复合柔性压阻传感器，其特征在于，所述基于仿生多级结构复合柔性压阻传感器包括三明治结构的互锁多级微结构柔性电极和中间PANI/PVDF复合导电纤维膜，PANI/PVDF复合导电纤维膜包括亲水改性PVDF纳米纤维膜和PANI纳米线层。