[发明专利]一种以复合材料为介质层构筑的柔性电容式三维力传感器及其制备方法在审
| 申请号： | 202310215770.7 | 申请日： | 2023-03-08 |
| 公开（公告）号： | CN116222864A | 公开（公告）日： | 2023-06-06 |
| 发明（设计）人： | 刘爱萍;程琳;吕子寒;钱程楠;吴化平;王文航;王鑫银 | 申请（专利权）人： | 浙江理工大学 |
| 主分类号： | G01L5/165 | 分类号： | G01L5/165;G01L1/14;G01L5/22;G01B7/34 |
| 代理公司： | 杭州敦和专利代理事务所(普通合伙) 33296 | 代理人： | 韩立霞 |
| 地址： | 310000 浙江省*** | 国省代码： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 复合材料 介质 构筑 柔性 电容 三维 传感器 及其 制备 方法 | ||
1.一种以复合材料为介质层构筑的柔性电容式三维力传感器，其特征在于：所述柔性电容式三维力传感器包含两个电极层，复合材料介质层，所述电极层由Ecoflex连接，所述柔性电容式三维力传感器由Ecoflex封装。
2.根据权利要求1所述的一种以复合材料为介质层构筑的柔性电容式三维力传感器，其特征在于：所述的电极层为两个由聚酰亚胺薄膜转印有图案化设计的铜胶带的电极层，所述介质层为具有微结构的离子盐[BMMI/Br]、己二胺(HMDA)和PVDF-HFP的复合材料介质层，所述介质层位于两个电极层之间。
3.一种以复合材料为介质层构筑的柔性电容式三维力传感器，其特征在于：所述的电极层图案设计相向贴合。
4.一种以复合材料为介质层构筑的柔性电容式三维力传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
①称量0.5-1.0g的PVDF-HFP溶解于5-15ml的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，在50-80℃的水浴环境中加热搅拌2-6小时，加入0.1-0.5g的1-丁基-3-甲基咪唑离子盐[BMMI/Br]，待离子盐完全溶解之后滴加0.01g的己二胺(HMDA)，继续加热搅拌6-12小时。随后将溶液倒入含有棱锥凹模的模具中，并放入50-80℃的烘箱内烘干。制备具有微结构的离子盐[BMMI/Br]、己二胺(HMDA)和PVDF-HFP的复合材料介质层；
②所述图案化设计电极层由紫外激光切割导电铜箔胶带，再将所述导电铜箔电极通过聚酰亚胺薄膜转印；
③将制备得到的有微结构的离子盐[BMMI/Br]、己二胺(HMDA)和PVDF-HFP的复合材料介质层置于两个所述图案化设计电极层之间，使用Ecoflex连接顶部电极和底部电极，使用Ecoflex封装传感器，得到以复合材料为介质层构筑的柔性电容式三维力传感器。
5.根据权利要求4所述的一种以复合材料为介质层构筑的柔性电容式三维力传感器的制备方法，其特征在于：所述聚酰亚胺薄膜厚度为0.05mm。
6.根据权利要求4所述的一种以复合材料为介质层构筑的柔性电容式三维力传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤①中的[BMMI/Br]离子盐的质量分数为28-32％，交联剂己二胺(HMDA)的质量分数为0.5-1.5％。
7.根据权利要求4所述的一种以复合材料为介质层构筑的柔性电容式三维力传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤②图案化设计电极，其上电极由一个6×6mm的正方形电极组成，底部电极由4个4×4mm的正方形电极组成，每两个正方形电极的中心距离为6mm。
8.根据权利要求1所述的一种以复合材料为介质层构筑的柔性电容式三维力传感器，其特征在于：传感器用于粗糙度检测、机械手抓取和识别物体、机械手对三维力的检测。
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