[发明专利]一种气泡辅助产生微结构的蛋白凝胶柔性触觉传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种气泡辅助产生微结构的蛋白凝胶柔性触觉传感器，其特征在于，包括：

上下层柔性电极和夹层的柔性传感介电层；

所述柔性传感介电层包括蛋白凝胶；

其中，所述传感介电层具有微结构，微结构能够有效增强传感器触觉灵敏度；

所述微结构不需要借助模板制备，由蛋白凝胶自身气泡辅助制备。

2.如权利要求1所述的蛋白凝胶柔性触觉传感器，其特征在于，所述蛋白凝胶由蛋清和碱性溶液混合发生交联产生。

3.如权利要求2所述的蛋白凝胶柔性触觉传感器，其特征在于，所述蛋清可以是鸡蛋清、鸭蛋清、鹅蛋清，所述碱性溶液可以是氢氧化钠，浓度范围在5mg/ml-50mg/ml，占蛋白凝胶混合溶液的比例在20％-50％之间。

4.如权利要求1所述的蛋白凝胶柔性触觉传感器，其特征在于，所述微结构不需要借助模板制备，是基于蛋白凝胶所产生气泡铸造的微纳立体结构。

5.如权利要求4所述的蛋白凝胶柔性触觉传感器，其特征在于，所述微纳立体结构为单层或双层超薄气泡中空网络结构、蜂窝状耐压结构以及气泡连接处稳定存在的天然微锥凸起结构中任意一种或至少两种的组合。

6.如权利要求1所述的蛋白凝胶柔性触觉传感器，其特征在于，所述气泡来自化学反应生成或机械手段引入。

7.如权利要求6所述的蛋白凝胶柔性触觉传感器，其特征在于，所述化学反应生成，包括蛋白凝胶与基底接触反应生成气体，基底可以选自铝箔、锡箔、镁箔以及其他可以与碱性溶液反应产生气体的金属材料。

8.如权利要求1所述的蛋白凝胶柔性触觉传感器，其特征在于，所述上下层柔性电极表面有导电层，导电层的材料可以选自导电碳浆、氧化铟锡(ITO)、铂或金等金属、有机导电薄膜、石墨烯、碳纳米管复合材料。

9.一种气泡辅助产生微结构的蛋白凝胶柔性触觉传感器的制备方法，其特征在于，所述蛋白凝胶柔性触觉传感为权利要求1至8任意一项所述蛋白凝胶柔性触觉传感器，所述蛋白凝胶柔性触觉传感器的制备方法如下：

(1)通过旋涂或刮涂将基底上的蛋白凝胶的厚度控制在0.1mm-2mm范围内；

(2)蛋白凝胶和基底接触反应产生气泡，蛋白凝胶气泡尺寸可调控，从而使得基于气泡辅助制备的微纳立体结构可调控；

(3)将带有微结构的蛋白凝胶转移到柔性电极上；

(4)通过二次交联和加热强化蛋白凝胶微结构；

(5)将柔性电极和具有微结构的蛋白凝胶组装成柔性触觉传感器。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述厚度控制使得蛋白凝胶足够薄，产生的气泡可以是单层、双层或三层。

11.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述蛋白凝胶气泡尺寸可调控，方法是通过改变蛋白凝胶与基底分离的时间节点控制蛋白凝胶与基底的接触时间，从而可以调控蛋白凝胶中产生的气泡的尺寸和密集程度，进而制备出不同气泡孔径和不同气泡密度的蛋白气泡凝胶介电层。

12.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述蛋白气泡凝胶可转移，蛋白凝胶与基底的接触界面产生密集分布的气泡，使得两者容易分离；同时蛋白凝胶与空气接触的上表面有黏性，容易被电极黏附转移。

13.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述强化蛋白凝胶微结构，包括将带有气泡的蛋白凝胶放入二次交联溶液中浸泡，拉近相邻分子链的距离，加强交联原始凝胶网络；通过长时间浸泡达到完全交联的平衡状态，同时可以提高蛋白气泡凝胶自身的保水能力。

14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述二次交联溶液为二价金属阳离子盐溶液，可以为氯化钙、氯化镁。

15.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述强化蛋白凝胶微结构，包括将二次交联后的蛋白气泡凝胶进行加热处理，在40-80℃下烘干3-10分钟，去除表面多余水分，促使蛋白凝胶呈现更紧凑的微观结构。