A multifunctional flexible sensing material and its preparation method and application, the multifunctional flexible sensing material comprises a magnetorheological layer, which has magnetorheological effect and can generate stress strain under the action of magnetic field; and a conductive layer, which is formed on the magnetorheological layer, has a piezoresistive effect and can generate resistance change under the stress strain, and further forms a temperature sensing layer on the conductive layer. The invention extends the corresponding signal category of the flexible sensing material, so that it has a good sensing and feedback ability to the magnetic, force and temperature signals, at the same time, the preparation process is simple, the cycle stability is good, and the invention has great application potential in the field of multiple signal sensing and large-scale production in the flexible sensing field.
【技术实现步骤摘要】
多功能柔性传感材料及其制备方法与应用
本专利技术属于智能材料
,具体涉及一种多功能柔性传感材料及其制备方法与应用。
技术介绍
智能材料是一类能够感知外部刺激(如力、电、磁、声等),并对其作出响应,通过特定方式调节自身性能的新型功能材料。其中,柔性传感材料是通过将导电微纳米粒子引入到柔性高分子基体中研制而成的,其兼具柔性与导电性,可通过电学信号的变化实现对外界力、热等刺激的感知与反馈。由于具有良好的监测能力,柔性传感材料广泛应用于运动捕捉、医学诊断、仿生工程等领域。随着外界刺激的复杂化与应用需求的多样化,单一传感功能的柔性传感材料已远远不能满足实际应用需求。基于此,研究人员逐渐展开多功能柔性传感材料的研制工作。由于磁场在生产生活中应用广泛,磁与力信号的复合响应是相关研究的一个热点。目前有一些报道将磁性材料和导电材料通过负载或者混合的方式进行复配,通过调节磁性材料在基体中的分布实现对导电材料的导电性能如电阻等的调控。此外,环境温度也是影响人类健康生活的重要因素,因此科研人员也投入了大量的精力开发温度变化检测技术。目前有采用中空结构的复合压力传感膜和连续锥形结构的PDMS膜相结合,可以对外界刺激如压力、温度等进行有效放大和转移,具有良好的传感性能。从目前所公开的报道来,对能够对外界多重刺激作出响应行为的多功能柔性传感材料的研究仍然较少,特别地,对于能够同时感知外界应力、磁场刺激甚至温度变化的多功能柔性传感材料的研制还极其缺乏,且大部分柔性传感材料制备工艺复杂、造价昂贵。基于上述缺点,该类材料难以满足复杂环境下的测量需求,同时不便于大规模生产应用。专利技术内 ...
【技术保护点】
1.一种多功能柔性传感材料,其特征在于,包括:磁流变层,具有磁流变效应且能在磁场作用下发生受力应变;以及导电层,形成于磁流变层上,具有压阻效应而能在受力应变下产生电阻变化。
【技术特征摘要】
1.一种多功能柔性传感材料,其特征在于,包括:磁流变层,具有磁流变效应且能在磁场作用下发生受力应变;以及导电层,形成于磁流变层上,具有压阻效应而能在受力应变下产生电阻变化。2.根据权利要求1所述的多功能柔性传感材料,其特征在于,所述磁流变层的厚度为0.1~0.3mm;所述导电层的厚度为0.3~0.6mm。3.根据权利要求1所述的多功能柔性传感材料,其特征在于,所述磁流变层包括硅橡胶基体和磁性粒子,所述磁性粒子均匀分布于硅橡胶基体中;作为优选,所述硅橡胶基体和磁性粒子的质量比为1∶100~10∶1,更优选为1∶50至5∶1,进一步优选为1∶20至2∶1,最优选为1∶10至1∶1;作为优选,所述磁性粒子选自含铁、镍或其他铁磁金属的微纳米粒子,更优选地,所述磁性粒子为羰基铁粉;作为优选,所述硅橡胶基体选自聚二甲基硅氧烷(PDMS)或Ecoflex系列硅橡胶。4.根据权利要求1所述的多功能柔性传感材料,其特征在于,所述导电层包括硅橡胶基体和导电纳米粒子,所述导电纳米粒子均匀分布于硅橡胶基体中;作为优选,所述橡胶基体和导电纳米粒子的质量比为200∶1至1∶1,更优选为150∶1至2∶1,进一步优选为100∶1至3∶1,最优选为50∶1至4∶1;作为优选,所述导电纳米粒子选自含碳纳米粒子,更优选地,所述导电纳米粒子为碳纳米管;作为优选,所述硅橡胶基体选自聚二甲基硅氧烷(PDMS)或Ecoflex系列硅橡胶;作为优选,所述导电层的形状为U形或半环形。5.根据权利要求1所述的多功能柔性传感材料,其特征在于,所述多功能柔性传感材料还包括:感温层,形成于所述导电层上,具有感温变色性;作为优选,所述感温层的厚度为0.3~0.8mm。6.根据权利要求5所述的多功能柔性传感材料,其...
【专利技术属性】
技术研发人员:龚兴龙,刘帅,宣守虎,王宇,
申请(专利权)人:中国科学技术大学,
类型:发明
国别省市:安徽,34
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。