[发明专利]可部分降解的自供电压力传感器、制备方法及其测试电路

权利要求书

1.一种可部分降解的自供电压力传感器，其特征在于，包括第一夹具、第一电极活性层、弹性多孔水凝胶隔膜、第二电极活性层和第二夹具；

所述第一夹具与第一电极活性层贴合形成第一电极，第二夹具与第二电极活性层贴合形成第二电极，所述弹性多孔水凝胶隔膜位于第一电极、第二电极之间，所述第一电极活性层与第二电极活性层间浸润有电解质；

所述自供电压力传感器的检测范围为0～2N，测试精度达到0.1N。

2.根据权利要求1所述的一种可部分降解的自供电压力传感器，其特征在于，所述第一夹具和第二夹具均为金属箔片，金属箔片的厚度为0.2～0.4mm，长度为4～5cm，宽度为1.5～2.5cm。

3.根据权利要求1所述的一种可部分降解的自供电压力传感器，其特征在于，所述弹性多孔水凝胶隔膜的厚度为0.5～2cm，长度为4～5cm，宽度为1.5～2.5cm，所述弹性多孔水凝胶隔膜与第一夹具、第二夹具的重合面积分别为1～2mm²。

4.根据权利要求3所述的一种可部分降解的自供电压力传感器，其特征在于，所述弹性多孔水凝胶隔膜采用龟苓膏水凝胶或果冻，干燥后的隔膜中，碳、氧的质量占比分别为40％～45％和55％～60％。

5.根据权利要求1所述的一种可部分降解的自供电压力传感器，其特征在于，所述第一电极活性层、第二电极活性层的活性材料中，碳、氮、氧、磷、钾的质量占比依次为65％～78％、5％～9％、10％～15％、2％～3％、3％～6％。

6.根据权利要求1所述的一种可部分降解的自供电压力传感器，其特征在于，所述电解质为黄桃汁，黄桃汁中含有磷、硒、钠，分别占黄桃汁总质量的0.08％～0.7％、0.05％～0.6％、0.7％～0.9％。

7.一种权利要求1-6任一项所述可部分降解的自供电压力传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)电极活性层的制备：取面粉与水按质量比1：(20～100)混合成糊状浆料，平放第一、二夹具，将糊状浆料均匀薄涂于第一夹具和第二夹具上，置于酒精灯上烧制15～40s至碳化，得到有电极活性层的夹具，其中烧制温度在800～1000℃；

(2)弹性多孔水凝胶隔膜的处理：制备龟苓膏水凝胶作为弹性多孔隔膜，所述龟苓膏水凝胶的原料包括凉粉草、淀粉、茯苓、龟板、甘草，且质量比为(0.2～0.3)：(0.3～0.6)：(0.1～0.2)：(0.05～0.1)：(0.05～0.2)，弹性多孔水凝胶隔膜的交联密度为0.07-0.09mol/L；

(3)单电极的组装：按照第一夹具、第一电极活性层和弹性多孔水凝胶隔膜的顺序进行，其中前两者的温度保持在40～80℃，弹性多孔水凝胶隔膜的温度保持在10～40℃，先将第一夹具及第一电极活性层置于无菌洁净操作台上，将弹性多孔水凝胶隔膜水平置于第一电极活性层上，在水平面上对弹性多孔水凝胶隔膜施加纵向压力1～2KPa，压力保持10～15s，循环3～5次，使得弹性多孔水凝胶隔膜与第一电极活性层交织；接着在水平方向，对弹性多孔水凝胶隔膜施加横向剪切力0.5～2KPa，剪切力保持5～15s，循环2～3次；再于弹性多孔水凝胶隔膜上施加扭转力，所述扭转力为同时施加纵向压力1～2KPa与水平剪切力0.5～2KPa，纵向压力和水平剪切力保持5～15s，循环2～3次，使得第一电极活性层与弹性多孔水凝胶隔膜交织，且第一电极活性层蓄积电荷；

(4)双电极的组装：室温下，将均保温在40～80℃的第二电极活性层和第二夹具置于步骤(3)制得的单电极上，采用与步骤(3)相同的应力测试方式，在纵向压力、水平剪切力及扭转力的作用下，使第二电极活性层蓄积电荷；

(5)加入电解质：电解质温度控制在5～25℃，向步骤(4)的双电极内部均匀滴加电解质使两电极完全浸润；对双电极再次施加步骤(3)中的纵向压力、水平剪切力及扭转力，使得双电极内部产生电荷。

8.一种测试电路，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的自供电压力传感器，及电源模块、控制模块、放大转换模块、显示模块、可变电阻R和可变电容C，所述可变电阻R为5～500Ω，可变电容C为10PF～100NF；

所述可部分降解的自供电压力传感器、电源模块、放大转换模块、显示模块分别与控制模块连接，所述可变电阻R及可变电容C分别与放大转换模块连接。