[发明专利]一种低温柔性应变传感器的制备方法

说明书

本发明公开了一种低温柔性应变传感器的制备方法，其特征在于包括：步骤1，通过模具成型法的方式，制备柔性基底；步骤2，将预拉伸的柔性基底固定在磁控溅射真空室的基座上，用银靶进行溅射，并引出电极；步骤3，将CNTs和SDS粉末混合，得到分散均匀的碳纳米管导电物质；步骤4，将步骤3得到的碳纳米管导电物质沉积在步骤2的银层上，得到低温柔性应变传感器的半成品；步骤5，将步骤4得到的低温柔性应变传感器的半成品进行封装处理，得到低温柔性应变传感器。采用本发明提出的方法制备得到的传感器在低温下具有良好的柔性，优异的拉伸电学性能，大的拉伸应变范围和高灵敏度，能够应用于低温条件下人体运动状态的监测。

技术领域

本发明涉及应变传感器技术领域，特指一种低温柔性应变传感器的制备方法。

技术背景

过去几十年来，社会科学技术的迅猛发展，高性能柔性电子技术在通信、医疗、电子、环境、军事、能源等方面有着举足轻重的作用、随着人们活动范围的扩大，极地、极寒地区人们活动逐渐增多，极地、极寒地区目前使用的传感器大多数是基于改性水凝胶制备得到的，虽然具备一定的耐低温性能，但在低温环境中依然存在冻结现象，而且水凝胶本身的机械性能比较差，所以对于柔性可穿戴应变传感器用于低温环境中的电子皮肤、个性化医疗监测以及人机交互还存在非常大的挑战。

传统的柔性应变传感器在低温环境中无法保持其电学性能和机械性能，这严重限制了其在低温环境中的实际应用。从以上论述可以发现，在低温下具有抗冻，优异的电学性能和力学性能是目前柔性传感器领域继续解决的问题。因此，针对这一问题，本发明提供一种低温柔性应变传感器的制备方法，通过预拉伸方法在导电层预制裂缝结构。该方法制备得到的传感器在低温下具有良好的电学性能和力学性能，耐久性强，抗冻性和稳定性好，更重要的是，基于裂缝结构的应变传感器完全可以满足裂缝可逆断开-重接的高灵敏度要求及稳定响应条件。

发明内容

本发明的目的是解决在低温环境中，大多数传统柔性传感器件以及基于导电水凝胶的传感器件无法正常工作的问题，提供一种柔性传感器的制备方法，该方法制备得到的传感器在低温环境中电学性能和力学性能依然能够保持稳定。

为了达到上述目的，本发明提供了一种低温柔性应变传感器的制备方法，包括以下步骤：

(1)通过模具成型法的方式，制备柔性基底；

(2)将预拉伸的柔性基底固定在磁控溅射真空室的基座上，用银靶进行溅射，并引出电极；

(3)将CNTs和SDS粉末混合，得到分散均匀的碳纳米管导电物质；

(4)将步骤(3)得到的碳纳米管导电物质沉积在步骤(2)的银层上，得到低温柔性应变传感器的半成品；

(5)将步骤(4)得到的低温柔性应变传感器的半成品进行封装处理，得到低温柔性应变传感器。

进一步，所述的步骤(1)通过模具成型法的方式，制备柔性基底将包括以下步骤：

(1.1)在有机硅胶中(dragon skin)加入适量的固化剂和稀释剂，搅拌均匀，得到混合胶体；

(1.2)将步骤(1.1)制备的混合胶体均匀滴加到聚四氟乙烯模具中，模具的长、宽、高是4cmx1cmx0.25mm，放入60℃烘箱中烘烤20min，制得所述的柔性基底。

进一步，所述的步骤(1.1)中的有机硅胶在零下低温环境中能正常使用。

进一步，所述的步骤(2)为包括以下步骤：

(2.1)将步骤(1)制备的柔性基底预拉伸90％固定在玻璃片上，固定在JCP200高真空磁控溅射镀膜机真空室的基座上，以Ag靶(纯度99.99％)为靶才，在真空度5×10^-4Pa，溅射功率为100W，溅射时间为75s；