[发明专利]一种基于聚二甲基硅氧烷的柔性可拉伸硬度传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于聚二甲基硅氧烷的柔性可拉伸硬度传感器，其特征在于，其整体为薄膜结构，包括从下至上紧密结合的下层PDMS粘贴层、应变传感层和压力传感层；其中：

所述下层PDMS粘贴层为一层有粘性的PDMS，用于粘贴在被测物体表面；

所述应变传感层是由AgCP复合材料和PDMS薄膜封装而成，AgCP复合材料通过将图案化的纳米银线/碳纳米管导电颗粒包埋进PDMS制备而成；

所述压力传感层从下至上包括下部电极层、压阻材料层和上部电极层，上部电极层和下部电极层均为AgCP复合材料，压阻材料层为具有孔洞结构的微米银片/碳纳米管/PDMS复合材料。

2.根据权利要求1所述的硬度传感器，其特征在于，下层PDMS粘贴层通过将预聚物和固化剂混合后加热固化而得，预聚物和固化剂的质量比为30:1-50:1，下层PDMS粘贴层的厚度为1μm~200μm。

3.根据权利要求1所述的硬度传感器，其特征在于，AgCP复合材料的制备方法如下：

（1）用刻字机切割聚酰亚胺胶带，制作图案化的掩膜粘贴在玻璃片上；

（2）按照银纳米线和碳纳米管的质量比为2:3~3:2，配制银纳米线/碳纳米管的乙醇分散液，超声分散均匀，将乙醇分散液加入喷枪中，喷涂在玻璃片上，喷涂结束后撕掉掩膜，即形成图案化的碳纳米管/纳米银线导电颗粒；

（3）将PDMS预聚物和固化剂混合搅拌均匀配制成的PDMS溶液旋涂在玻璃片上，加热固化成PDMS膜，再将PDMS薄膜从玻璃片上翻模取下，即完成了AgCP复合材料的制备。

4.根据权利要求1所述的硬度传感器，其特征在于，应变传感层中，图案化的纳米银线/碳纳米管导电颗粒的厚度为1μm~20μm， AgCP复合材料为线形，线宽为50μm~2mm，厚度为200μm~1 mm。

5.根据权利要求1所述的硬度传感器，其特征在于，应变传感层中，应变传感层中，PDMS薄膜厚度为1μm~200μm。

6.根据权利要求1所述的硬度传感器，其特征在于，压力传感层的制备方法如下：

（1）将PDMS预聚物和固化剂组成的PDMS溶液渗透进图案化的纳米银线/碳纳米管导电颗粒后固化制备两片AgCP复合材料作为下部电极层和上部电极层；

（2）将微米银片、碳纳米管、PDMS预聚物和固化剂配制成的PDMS溶液、正己烷、去离子水和十二烷基硫酸钠SDS组成的溶液混合搅拌，形成稳定的油包水型AFCP乳化液；

（3）在一片AgCP复合材料的导电面上滴涂一定量的AFCP乳化液，再导电面朝下盖上另一片AgCP复合材料，加热固化PDMS和去除水后，形成以具有孔洞结构的微米银片/碳纳米管/PDMS复合材料为压阻材料层的压力传感层。

7.根据权利要求6所述的硬度传感器，其特征在于，步骤（2）中，微米银片、碳纳米管、PDMS溶液、正己烷、去离子水和SDS的投料比为 （20-40） mg：（5-15 ）mg：1 g：（1-2） ml、（3-5） ml：（30-50） mg 。

8.根据权利要求1所述的硬度传感器，其特征在于，压力传感层中，用作上部电极层和下部电极层的AgCP复合材料为圆形或方形。