[发明专利]一种大变形柔性应变传感器及其制备方法

摘要

一种大变形柔性应变传感器及其制备方法，属于传感器技术领域。该应变传感器包括敏感材料层、柔性支撑层和电极；敏感材料层采用石墨烯多孔膜材料，柔性支撑层分布于石墨烯多孔膜材料的上表面、下表面及孔内。柔性支撑层用于包裹敏感材料层和电极，同时在应力作用下提供器件的弹性变形。由于本发明中的敏感材料采用石墨烯多孔膜材料，其具有极薄的孔壁，在小应变下即可产生裂纹，从而引起电阻的迅速变化，得到极大的灵敏度；另一方面，多孔结构提供了多条导电通路，保证所述传感器在大应变情况下正常工作。本发明提供的制备方法，利用刮板涂膜法实现石墨烯多孔膜的均匀大面积批量生产，可降低生产成本，同时保证传感器件的重复性和可靠性。

主权项

1.一种大变形的柔性应变传感器的制备方法，所述应变传感器包括敏感材料层(1)、柔性支撑层(2)和电极；所述电极分布于敏感材料层(1)的边缘或表面；所述敏感材料层(1)采用石墨烯多孔膜材料,其特征在于该方法包括如下步骤：1)配制质量分数为0.5％‑5％的表面活性剂水溶液，并采用200‑2000r/min的速度搅拌1‑3min,静止5‑10min后取上层泡沫团聚体；2)向泡沫团聚体中加入质量浓度为3‑6mg/mL的氧化石墨烯溶液，并采用200‑2000r/min的速度均匀搅拌1‑3min，其中泡沫团聚体与氧化石墨烯溶液的质量体积比为1:8‑40，单位g/ml；3)采用刮板法将含有氧化石墨烯的泡沫团聚体在亲水玻璃片上涂膜，并进行冷冻干燥，形成氧化石墨烯多孔膜材料；4)将氧化石墨烯多孔膜材料揭下，在保护气氛下进行350‑600℃的退火还原，得到厚度为400‑1000μm，孔直径为30‑500μm石墨烯多孔膜材料；5)提供半固化的柔性支撑层，将石墨烯多孔膜材料置于半固化的支撑层上，进行进一步固化；6)在石墨烯多孔膜材料上表面两端涂敷电极；7)在石墨烯多孔膜材料和电极上包覆粘稠的柔性支撑层，使其分布于所述石墨烯多孔膜材料的上表面、下表面及孔内，等待其在孔中充分填充后，在80℃固化2h，使下层柔性支撑层、敏感材料层、导电体、导线、上层柔性支撑层融为一个整体，即制备成大变形的柔性应变传感器。