本发明专利技术涉及一种基于印刷透明电极的可拉伸压力传感器及其制备方法，基于印刷透明电极的可拉伸压力传感器的特征在于，包括上、下两个可拉伸基底，附着于可拉伸基底内表面的印刷透明电极，以及夹在两个印刷透明电极之间的介电层。与现有技术相比，本发明专利技术的可拉伸压力传感器既具有可拉伸、透明化特点，又具有较高的灵敏度与稳定性。另一方面，该可拉伸透明电极是利用印刷方式制备的，无需任何复杂的微纳加工过程，成本低、效率高、能耗小，特别适合于大面积、大规模的生产，有利于传感器的应用推广。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于传感器
，涉及一种可拉伸压力传感器及其制备方法，特别涉及一种。
技术介绍
可拉伸压力传感器是一种具有一定的拉伸形变特性，并能够感知外界压力的新型传感器。由于其既具有人类皮肤一样的可拉伸特性，又兼具皮肤对于外力的感知特性，因此能够在一定程度上模拟人体皮肤，可被用于仿生“电子皮肤”系统。新型可拉伸压力传感器相对于传统传感器，具有可拉伸、柔性化、生物兼容、灵敏度高等特点，有望大规模应用于可穿戴电子、人体体征监测、机器人外力感知、远程微创外科手术等领域。目前，可拉伸压力传感器根据工作机理的不同可分为四类:电容式、电阻式、压电式和晶体管式。其中，电容式可拉伸压力传感器由于其较高的灵敏度、稳定的传感特性以及较低的驱动能耗特别适合电子皮肤应用。尽管自2000年后，各国学者对提高电子皮肤灵敏度进行了大量深入的研究，取得了理想的实验结果并建立了一定的理论依据。但是，其制备方法主要是利用真空沉积、光刻、化学腐蚀等微纳加工手段，成本高、效率低；同时，目前的传感器电极不能兼具良好的透明性和可拉伸性，极大的影响了其作为仿生电子皮肤的实用性与用户体验，限制了其在某些领域的应用。因此，开发一种透明化、可拉伸、低成本、高灵敏度、高稳定性的压力传感器及其制备方法就成为该
急需解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种基于印刷透明电极的可拉伸压力传感器，使其具有透明化、可拉伸、低成本、高灵敏度、高稳定性等优点。本专利技术的上述目的是通过以下技术方案达到的:一种基于印刷透明电极的可拉伸压力传感器，其特征在于:包括上、下两个可拉伸基底，附着于可拉伸基底内表面的印刷透明电极，以及位于两个印刷透明电极之间的介电层。优选的，所述可拉伸基底的材质为聚二甲基硅氧烷(PDMS)，厚度范围为1?100 μ mD优选的，所述印刷透明电极的透光率为50?97%，方阻值为10?107Q/sq。优选的，所述印刷透明电极由图案化栅格形成。优选的，所述图案化栅格形状包括:规则平面几何形状如正方形、长方形、三角形、梯形、多边形、圆形或椭圆；或不规则平面几何形状。优选的，所述平面几何形状的线条宽度范围为1?100 μπι，线条高度范围为0.1?20 μ mD优选的，所述图案化栅格由可拉伸导电油墨印刷形成，可拉伸导电油墨组分包括:导电材料、树脂连结料、添加剂以及溶剂，四者的质量比为5:1:0.2:3.8。优选的，所述导电材料为一维金属材料与二维导电材料或一维金属材料与三维导电材料的混合物，其质量比为4:1。优选的，所述一维金属材料为颗粒形状或类颗粒形状的银、铜、金、铝、铅、锌、锡等金属，或上述金属的合金，其粒径范围为5nm?10 μπι。优选的，所述二维导电材料为线状的银、铜、金、铝、铅、锌、锡等金属，或上述金属的合金，或碳纳米管，其直径范围为5nm?500nm，长度范围为1?50 μ m。优选的，所述三维导电材料为片状的银、铜、金、铝、铅、锌、锡等金属，或上述金属的合金，或石墨烯、石墨等非金属材料。优选的，所述树脂连结料为偏氟乙烯-三氟氯乙烯的共聚物。优选的，所述添加剂为聚氧乙烯醚类氟碳非离子表面活性剂。优选的，所述溶剂为4-甲基-3-戊酮。优选的，所述介电层的材质为聚二甲基硅氧烷(PDMS)，厚度范围为1?20 μ m。本专利技术的另一目的是提供一种上述基于印刷透明电极的可拉伸压力传感器的制备方法。本专利技术的上述目的是通过以下技术方案达到的:一种基于印刷透明电极的可拉伸压力传感器的制备方法，步骤如下:(1)、制备两个可拉伸基底；(2)、制备可拉伸导电油墨；(3)、利用丝网印刷、喷墨印刷、柔版印刷、凹版印刷、微接触印刷、转移印刷、气流喷射、纳米压印等印刷方式，将⑵步骤中制备的可拉伸导电油墨印刷在⑴步骤中制备的可拉伸基底表面，形成图案化栅格，将印刷有图案化栅格的可拉伸基底置于80°C热台加热15分钟，得到带有透明电极的可拉伸基底；(4)、制备介电层；(5)、将S3步骤中制得的两个带有透明电极的可拉伸基底和S4步骤中制得的介电层，按照“夹心三明治”的结构进行贴合封装，其中可拉伸基底上印刷有透明电极的一侧面对面，介电层位于两个透明电极之间；(6)、使用导电胶分别在两个透明电极上形成上导电极和下导电极，并从上导电极和下导电极上引出导线，用于性能测试，得到基于印刷透明电极的可拉伸压力传感器。优选的，所述⑴中所述可拉伸基底和所述⑷中所述介电层的材质为聚二甲基硅氧烷(PDMS)，厚度范围为1?100 μ m，该可拉伸基底和介电层是通过如下方法制备的:将聚二甲基硅氧烷(PDMS)单体与固化剂按照质量比10:1进行混合，利用迈耶棒在喷墨打印相纸表面进行涂布，然后置于真空烘箱中室温抽气5分钟去除涂层中气泡，再于70°C固化2小时，并从相纸表面揭下，得到可拉伸基底和介电层。优选的，所述(2)中的可拉伸导电油墨是通过如下方法制备的:将一维金属材料、二维或三维导电材料、树脂连结料、添加剂、溶剂按照质量比4:1:1:0.2:3.8进行混合，利用高速分散机搅拌3小时，得到导电油墨。与现有技术相比，本专利技术的积极效果在于:该可拉伸压力传感器采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)为可拉伸基底，可拉伸导电油墨为电极原料，利用印刷方法制备了栅格化可拉伸透明电极，使得传感器既具有可拉伸、透明化特点，又具有较高的灵敏度与稳定性。可拉伸导电油墨组分中含有二维或三维导电材料，以达到拉伸过程中保持良好电连接的作用；油墨组份中还加入了能够促使更多导电填料聚集于树脂表面的聚氧乙烯醚类氟碳非离子表面活性剂，使得透明电极能够在拉伸过程中保持良好的导电性。另一方面，该可拉伸透明电极是利用印刷方式制备的，无需任何复杂的微纳加工过程，成本低、效率高、能耗小，特别适合于大面积、大规模的生产，有利于传感器的应用推广。下面通过附图和【具体实施方式】对本专利技术做进一步说明，但并不意味着对本专利技术保护范围的限制。【附图说明】图1是本专利技术基于印刷透明电极的可拉伸压力传感器的结构示意图。图2为本专利技术基于印刷透明电极的可拉伸压力传感器中印刷透明电极的原理示意图。图3-1为本专利技术基于印刷透明电极的可拉伸压力传感器中印刷透明电极扫描电子显微镜(SEM)图片。图3-2为本专利技术基于印刷透明电极的可拉伸压力传感器中印刷透明电极中印刷栅格的微观形貌扫描电子显微镜(SEM)图片。图4为本专利技术基于印刷透明电极的可拉伸压力传感器的压力与电容变化关系图。【具体实施方式】如图1所示，是本专利技术基于印刷透明电极的可拉伸压力传感器的结构示意图，该基于印刷透明电极的可拉伸压力传感器包括:上可拉伸基底1，下可拉伸基底2，附着于上可拉伸基底内表面的印刷透明电极3，附着于下可拉伸基底2的印刷透明电极4，以及夹在印刷透明电极3和印刷透明电极4之间的介电层5。基于印刷透明电极的可拉伸压力传感器工作原理为:当可拉伸基底受到压力时，附着于可拉伸基底内表面的两印刷透明电极间距将会发生变化，从而引起传感器电容值的变化，通过外部测试电容值变化可反映传感器受力情况。可拉伸基底1和可拉伸基底2的材质是聚二甲基当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于印刷透明电极的可拉伸压力传感器，其特征在于，包括上、下两个可拉伸基底，附着于可拉伸基底内表面的印刷透明电极，以及位于两个印刷透明电极之间的介电层。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：莫黎昕，李路海，翟庆彬，李正博，王振国，
申请(专利权)人：北京印刷学院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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