[发明专利]一种传感器的制备方法及传感器

说明书

本发明涉及一种传感器的制备方法及传感器，其包括以下步骤：S1、取高分子聚合物的前驱体进行充分的搅拌，获得高分子聚合物混合液；S2、将一块多孔模板浸入高分子聚合物混合液中，并置于真空条件下静置、固化，获得多孔模板与高分子聚合物的混合物；S3、将多孔模板与高分子聚合物的混合物中的多孔模板去除，而后置于真空干燥箱中干燥后，获得高分子聚合物泡沫；S4、将高分子聚合物泡沫浸入浓度为0.01‑20 wt%的导电材料分散液中，充分浸润后，取出干燥，获得导电海绵；S5、将导电海绵封装在上基底电极、下基底电极之间制得传感器，采用以上技术方案工艺简单、成本低廉且能够制得集成压力和温度感应为一体的传感器。

技术领域

本发明涉及电子材料技术领域和传感器领域，具体涉及了一种传感器的制备方法及传感器。

背景技术

对于与环境友好互动的智能机器人来说，通过嵌入式传感系统进行触觉感知是必不可少的，因为它提供了视觉传感器无法识别的关键信息，如压力、温度和硬度。通过正确设计的触觉传感系统，机器人手能够在抓取物体时通过获得硬度、导热性、表面粗糙度和温度等特征来识别物体的材料。柔性多功能触觉传感器模仿人类的体感系统，可以在与人类和周围环境交互的同时检测和量化各种刺激，使机器人的操作更加先进和安全。与传统的刚性机器人相比，由高度可拉伸和可变形材料组成的柔性机器人手指在运动自由度方面具有更好的性能，并且由于其固有的顺应性和适应复杂环境的能力，可以安全地与周围环境交互。在过去的几十年中，材料识别在刚性机器人手爪中引起了越来越多的关注，而在柔性机器人中很少提及。研究证明，传统机器人可以通过在接触物体表面的同时获取温度和压力信息来识别材料。现有的用于刚性机器人的大多数温度和压力传感器很难或无法集成到用于识别材料的柔性机器人中，因为它们的灵活性差、响应速度不够快、灵敏度低，导致识别精度不令人满意。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种工艺简单、成本低廉且能够制得集成压力和温度感应一体的传感器的传感器的制备方法。

本发明的一种传感器的制备方法，采用以下技术方案：其包括以下步骤：

S1、取高分子聚合物的前驱体进行充分的搅拌，获得高分子聚合物混合液；

S2、将一块多孔模板浸入高分子聚合物混合液中，并置于真空条件下静置、固化，获得多孔模板与高分子聚合物的混合物；

S3、将多孔模板与高分子聚合物的混合物中的多孔模板去除，而后置于真空干燥箱中干燥后，获得高分子聚合物泡沫；

S4、将高分子聚合物泡沫浸入浓度为0.01-20 wt%的导电材料分散液中，充分浸润后，取出干燥，获得导电海绵；

S5、将导电海绵封装在上基底电极、下基底电极之间制得传感器。

进一步，所述步骤S1中的高分子聚合物为聚丙烯、聚乙烯、硅橡胶、氟硅橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯、环氧树脂、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚苯乙烯、聚丁二烯和聚丙烯腈中的任意一种或两种以上的组合。

进一步，所述步骤S2中的多孔模板为方糖或金属泡沫。

进一步，所述步骤S3中的去除多孔模板与高分子聚合物的混合物中的多孔模板采用酸、碱、有机溶剂、水中的任意一种液体清洗。

进一步，所述步骤S4中导电材料分散液中的导电材料为碳纳米管、石墨烯、MXenes、金属纳米线、炭黑中的任意一种或两种以上的组合。

进一步，所述步骤S5中的上基底电极和下基底电极分别由丝网印刷将导电铜、金、铂或钛浆料涂覆到基材上成型，或由磁控溅射法磁控的铜、铂、钛或它们的复合涂层电极沉积到基材上成型。

进一步，所述基材为机织物、针织物、非织造布或柔性高聚物薄膜中的任意一种。

进一步，所述步骤S5中的上基底电极和下基底电极之间的间距范围为0.1-5mm。