[发明专利]一种针对手部姿态监测的柔性应变传感器的制备方法和应用

权利要求书

1.一种导电薄膜，其特征是：MWNTs附着于AgNFs银纳米花的表面，AgNFs的超高电导率增加导电薄膜的灵敏度，MWNTs在大的拉伸下能够连接每个AgNF来确保导电薄膜上导电网络的连通。

2.根据权利要求1所述的导电薄膜的制备方法，其特征是，制备步骤包括：

(1)将AgNO₃溶液和柠檬酸氢二胺溶液在水浴条件下混合并搅拌，得到白色沉淀；

(2)将氨水逐滴加入到混合溶液中至溶液变为无色；

(3)将硼酸溶液加入到无色溶液中进行搅拌以保持混合溶液的PH值；

(4)加入L-抗坏血酸溶液，促使AgNFs自发地各向异性生长，同时无色溶液变为棕褐色，水浴加热和搅拌后，AgNFs溶液被制备完成，将制备的AgNFs溶液进行洗涤和干燥获得银纳米花颗粒；

(5)取银纳米花颗粒与多壁碳纳米管溶液混合，并超声波震荡得到AgNFs/MWNTs复合传感材料；

(6)将AgNFs/MWNTs复合传感材料喷涂于基体表面，干燥后得到导电薄膜。

3.根据权利要求2所述的导电薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中，多壁碳纳米管溶液的浓度为4mg/mL，银纳米花与多壁碳纳米管的质量比为1:1。

4.一种针对手部姿态监测的柔性应变传感器，所述传感器含有权利要求1所述的导电薄膜，或，所述传感器内导电薄膜根据权利要求2-3任一项所述的方法制备，其特征是：通过喷涂法将AgNFs/MWNTs沉积在PDMS表面制作得到三明治结构的柔性应变传感器。

5.根据权利要求4所述的针对手部姿态监测的柔性应变传感器，其特征是，所述传感器的传感原理为：

应变传感器属于吸附式应变传感器，传感材料吸附在PDMS的表面，宏观上当传感器被拉伸时传感层出现裂纹从而引起电阻增加，而当拉伸恢复时裂纹也随之消失，应变传感器的电阻又恢复到原始状态；

附着在AgNFs表面上的MWNTs起到了很好的连接作用，在微小应变状态下，AgNFs之间出现微小的分离导致传感层电阻将发生显著的变化，导致基于AgNFs/MWNTs的应变传感器在微小应变下可以保持较高的灵敏度。在较大的应变下，AgNFs将彼此完全分离，但是MWNTs充当了桥梁连接着每一个AgNF来确保传感层的通路，大大延展了应变传感器的感测范围；AgNFs/MWNTs复合材料作为传感层薄膜既能够确保应变传感器具有出色的灵敏度又能确保其具有大的应变范围。

6.一种权利要求4-5任一项所述的针对手部姿态监测的柔性应变传感器的制备方法，其特征是，制备步骤包括：

(1)将PDMS的试剂A和试剂B按照1:1的比例均匀混合并将其放置在真空罩中30min来去除气泡；

(2)将混合试剂均匀地涂覆在贴有聚酰亚胺胶带的光滑的木板上并将其放置在真空罩中；

(3)在PDMS内部的气泡完全消散并且均匀平滑地分布在木板表面以后，将涂覆了PDMS的木板被放置到烤箱中在中加热固化，得到PDMS薄膜；

(4)将AgNFs/MWNTs复合传感材料通过喷笔被喷涂在PDMS薄膜表面，喷涂10次形成导电薄膜；

(5)将聚酰亚胺胶带和木板移走并进行切割得到覆盖了导电薄膜的PMDS薄膜；

(6)将导电铜箔贴附在导电薄膜的两端并引出；

(7)在带有导电薄膜的PDMS表面上继续覆盖一层液体PDMS试剂，并放置到烤箱中固化，得到类似三明治结构的柔性应变传感器。

7.一种针对手部姿态监测的柔性应变传感器的应用，所述传感器具有权利要求4-5任一项所述的结构，或根据权利要求6所述的方法制备，其特征是：

所述柔性应变传感器应用于便携式数据采集系统，

所述数据采集系统还包括信号调理电路、STM32处理器、无线通信模块、电源模块、报警电路、按键电路和保护电路。