基于类流化床的IPMC传感器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于类流化床的IPMC传感器及其制备方法，所述制备方法包括：S1、对固态电解质薄膜进行表面处理；S2、采用类流化床法，在处理后的固态电解质薄膜表面上形成金属电极，得到IPMC传感器。本发明专利技术将工业流化床技术应用到IPMC传感器的制备过程中，极大地优化了传统化学镀的制备方法，实现了固态电解质薄膜与还原反应液均匀充分的可控反应；只需两次浸渍‑还原反应就可制备出高稳定性、线性度以及灵敏度的IPMC传感器，制备工艺简单，成本低；保证IPMC传感器性能优异、稳定的同时，能够实现批量化生产，实现了短时大批量制备；IPMC传感器可实现对人体各种信号的精准感测，在智能可穿戴领域具有十分广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
基于类流化床的IPMC传感器及其制备方法
本专利技术涉及柔性传感器
，特别是涉及一种基于类流化床的IPMC传感器及其制备方法。
技术介绍
柔性传感器，因满足人体功效学要求而被广泛应用于智能穿戴领域。与现有的压阻、电容和压电式传感器相比，IPMC(IonicPolymer-MetalComposite，离子交换聚合金属材料)柔性传感器因具有无源、大形变稳定以及可方向识别的特性，在智能穿戴领域更具应用潜能。现有技术中，IPMC传感器通过化学镀的方法制备，包括至少5次浸渍/还原反应，才能获得牢固的界面和优良的电极表面导电性。此外，还原过程中反应环境的限制使得传统化学镀法的还原反应过程可控性低，所制备的IPMC传感器表面电极的均匀、致密性以及批次性不佳。因此，传统化学镀法制备IPMC传感器存在耗时、高成本以及批次性差等问题，严重制约了IPMC传感器在智能穿戴领域的实际应用。工业流化床技术是一种固-液反应或气-液反应技术，液体或气体通过固定的床体，实现两者间均匀充分的可控反应，但其并未应用于IPMC传感器
因此，针对上述技术问题，有必要提供一种基于类流化床的IPMC传感器及其制备方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于类流化床的IPMC传感器及其制备方法，将工业流化床技术应用到IPMC传感器的制备过程中，极大的优化了传统化学镀的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术一实施例提供的技术方案如下：一种基于类流化床的IPMC传感器的制备方法，所述制备方法包括：S1、对固态电解质薄膜进行表面处理；S2、采用类流化床法，在处理后的固态电解质薄膜表面上形成金属电极，得到IPMC传感器。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S1包括：对固态电解质薄膜进行表面粗化处理；和/或，对固态电解质薄膜进行表面杂质处理。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S1中对固态电解质薄膜进行表面粗化处理具体为：通过砂纸打磨或等离子体刻蚀的方法，对固态电解质薄膜进行表面粗化处理。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S1中对固态电解质薄膜进行表面杂质处理具体为：利用无机洗液对固态电解质薄膜进行表面杂质处理，所述无机洗液为去离子水、硫酸溶液、氢氧化钠溶液及过氧化氢溶液中的一种或多种。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S2包括：S21、提供图案化的模板，并将固态电解质薄膜固定于模板上；S22、将固定有固态电解质薄膜的模板置于还原反应液中，通过类流化床法在固态电解质薄膜表面形成金属电极。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S21中将固态电解质薄膜固定于模板包括采用两个模板夹持固定固态电解质薄膜、或采用一个模板及辅助结构固定固态电解质薄膜，所述模板材料为高分子材料，所述模板上的图案包括阵列设置的矩形、正方形、圆形以及多边形。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S21前还包括：将固态电解质薄膜置于金属盐溶液中一定时间，取出后用去离子水进行冲洗。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S22具体为：将固定有固态电解质薄膜的模板置于去离子水中，水浴下加入还原反应液，采用类流化床法在模板上图案对应的固态电解质薄膜表面上形成金属电极。作为本专利技术的进一步改进，所述固态电解质薄膜的材料为全氟磺酸或聚偏氟乙烯，所述金属电极的材料为金、银或铜的一种或多种。本专利技术另一实施例提供的技术方案如下：一种基于类流化床的IPMC传感器，所述IPMC传感器通过上述的制备方法制备而得。本专利技术的有益效果是：将工业流化床技术应用到IPMC传感器的制备过程中，极大地优化了传统化学镀的制备方法，实现了固态电解质薄膜与还原反应液均匀充分的可控反应；只需两次浸渍-还原反应就可制备出高稳定性、线性度以及灵敏度的IPMC传感器，制备工艺简单，成本低；保证IPMC传感器性能优异、稳定的同时，能够实现批量化生产，实现了短时大批量制备，有望实现工业化生产；IPMC传感器可实现对人体各种信号的精准感测(从微弱的脉搏信号到人体关节弯曲等大形变信号)，在智能可穿戴领域具有十分广阔的应用前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1a为本专利技术基于类流化床的IPMC传感器制备方法的流程示意图；图1b为本专利技术IPMC传感器制备方法中步骤S1的具体流程图；图1c为本专利技术IPMC传感器制备方法中步骤S2的具体流程图；图2为本专利技术中IPMC传感器类流化床制备设备的结构示意图；图3为本专利技术一具体实施例制备的IPMC传感器的金电极表面SEM图；图4为本专利技术一具体实施例制备的IPMC传感器的截面SEM图；图5为本专利技术一具体实施例制备的IPMC传感器的交流阻抗图；图6为本专利技术一具体实施例制备的IPMC传感器表面金属电极的电阻变化图；图7为本专利技术一具体实施例制备的IPMC传感器在正向、反向弯曲下的电信号变化图；图8为本专利技术一具体实施例制备的IPMC传感器在不同应变下的信号变化图；图9为本专利技术一具体实施例制备的IPMC传感器在8000次应力循环下的信号图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。参图1a所示，本专利技术公开了一种基于类流化床的IPMC传感器的制备方法，包括以下步骤：S1、对固态电解质薄膜进行表面处理。首先取固态电解质薄膜，对固态电解质薄膜表面进行处理，获得处理后的固态电解质薄膜。S2、采用类流化床法，在处理后的固态电解质薄膜表面上形成金属电极，得到IPMC传感器。通过类流化床法工艺，在处理后的固态电解质薄膜表面形成均匀致密的金属电极。本专利技术中的IPMC传感器为柔性传感器，首先对固态电解质薄膜的两侧进行表面处理，然后金属电极通过类流化床法形成于固态电解质薄膜的两侧表面。参图1b所示，步骤S1包括：S11、对固态电解质薄膜进行表面粗化处理；S12、对固态电解质薄膜进行表面杂质处理。优选地，步骤S11具体为：取固态电解质薄膜，对固态电解质薄膜表面进行粗化，获得粗化的固态电解质薄膜；其中，表面粗化可通过砂纸打磨或者等离子体刻蚀实现。步骤S12具体为：利用无机洗液对粗化的固态电解质薄膜进行表面杂质处理，获得处理后的固态电解质薄膜。其中，无机洗液为去离子水、硫酸溶液、氢氧化钠溶液及过氧化氢溶液中的一种或多种。参图1c所示，步骤S2包括：S21、提供图案化的模板，并将固态电解质薄膜固定于模板上；S22、将固定有固态电解质薄膜的模板置于还原反应液中，通过类流化床法在固态电解质薄膜表面形成金属电极。优选地，模板的材料为高分子材料，包括但不限于PMMA、PE等化稳定性好的高分子材料；模板上的图案包括阵列设置的矩形、正方形、圆形以及多边形等。图2所示的模板上的图案以阵列设置的矩形为例进行说明。步骤S21中将固态电解质薄膜固定于模板包括：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于类流化床的IPMC传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：S1、对固态电解质薄膜进行表面处理；S2、采用类流化床法，在处理后的固态电解质薄膜表面上形成金属电极，得到IPMC传感器。

【技术特征摘要】
1.一种基于类流化床的IPMC传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：S1、对固态电解质薄膜进行表面处理；S2、采用类流化床法，在处理后的固态电解质薄膜表面上形成金属电极，得到IPMC传感器。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括：对固态电解质薄膜进行表面粗化处理；和/或，对固态电解质薄膜进行表面杂质处理。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中对固态电解质薄膜进行表面粗化处理具体为：通过砂纸打磨或等离子体刻蚀的方法，对固态电解质薄膜进行表面粗化处理。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中对固态电解质薄膜进行表面杂质处理具体为：利用无机洗液对固态电解质薄膜进行表面杂质处理，所述无机洗液为去离子水、硫酸溶液、氢氧化钠溶液及过氧化氢溶液中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2包括：S21、提供图案化的模板，并将固态电解质薄膜固定于模板上；S22、将固定有固态电解质薄膜的模板置于还原反应液中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈韦，明月，杨赢，
申请(专利权)人：苏州海思纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32