超高透光率电极的制备方法和电子皮肤、机器人技术

本发明专利技术涉及透光电极技术领域，具体提供一种超高透光率电极的制备方法和电子皮肤、机器人。所述制备方法包括制备具有图案化内腔的透明弹性体以及制备电极的步骤，制备的所述透明弹性体表面还具有若干通孔，由所述通孔实现内腔与内腔外部的连通；通过通孔向内腔注入透明导电流体，使透明导电流体完全填充于内腔中，在所述通孔中插接导线，并采用与所述透明弹性体相同的材料对所述通孔进行密封，密封时确保所述通孔中的导线能够实现与外部接通。本发明专利技术的制备方法具有工艺简单便捷、原料廉价、生产成本低等特点，且制备得到的超高透光率电极具有透光度高、拉伸性能好、能循环使用等特点。

Preparation method of ultra high transmittance electrode and electronic skin and robot

The invention relates to the technical field of light transmitting electrode, in particular to a preparation method of ultra-high light transmitting electrode, an electronic skin and a robot. The preparation method comprises the steps of preparing a transparent elastomer with a patterned inner cavity and preparing an electrode. The surface of the transparent elastomer is also provided with a number of through holes, through which the inner cavity is communicated with the outer part of the inner cavity. Through the through holes, a transparent conductive current body is injected into the inner cavity, so that the transparent conductive fluid is completely filled in the inner cavity, a wire is inserted in the through hole, and the electrode is collected The through-hole is sealed with the same material as the transparent elastomer, and the sealing ensures that the wires in the through-hole can be connected with the outside. The preparation method of the invention has the advantages of simple and convenient process, cheap raw materials and low production cost, and the ultra-high light transmittance electrode has the advantages of high light transmittance, good tensile performance, recyclable use, etc.

【技术实现步骤摘要】
超高透光率电极的制备方法和电子皮肤、机器人
本专利技术涉及透光电极
，尤其涉及一种超高透光率电极的制备方法和电子皮肤、机器人。
技术介绍
可拉伸的图案化透明电极是柔性电子领域的重要研究方向之一，用于可穿戴设备的电子皮肤、传感器及光伏器件的电极等应用。对于仿生器官的电子皮肤而言，对外界施加的压力的电学响应、可循环往复伸缩的机械性能以及伸缩过程中的电学信号响应是该应用的必然要求，另外，良好的透光度有利于器官的定位。对于柔性电子设备的光伏发电器件而言，具有超高透光度的电极能够增加半导体中产生的电势，从而有效提高光电转换效率。制备电极上的图案是为了形成功能化的电路，通过控制图案的设计来获取所需的功能。现有的柔性透明电极所用的导电材料一般是固体，包括银纳米线、石墨烯、无色透明导电聚合物等。这些固体导电载体本身一般不具有不透明特性，只能通过调整工艺来实现一定的透光度；而且它们并不具备良好的可循环往复变形(拉伸、压缩、弯曲、折叠、扭曲等)的性质，会影响连接的可靠性，在发生机械变形的过程中可能从透明基底上脱落，从而发生失效。
技术实现思路
针对现有电子皮肤存在的透光度低以及可循环往复变形性能差而导致发生机械变形时易从透明基底上脱落等问题，本专利技术提供一种超高透光率电极的制备方法。进一步地，本专利技术还提供一种电子皮肤以及包括该电子皮肤的机器人。为了达到上述专利技术的目的，采用了如下的技术方案：一种超高透光率电极的制备方法，包括具有图案化内腔的透明弹性体的制备以及高透光率电极的制备步骤：其中，所述具有图案化内腔的透明弹性体的制备包括：提供第一透明弹性体及与所述第一透明弹性体配对的第二透明弹性体，所述第一透明弹性体表面具有图案化的凹槽：将所述第二透明弹性体贴合在所述第一透明弹性体的表面，使所述图案化的凹槽被所述第二透明弹性体覆盖，且所述第一弹性体和第二弹性体相互粘合，得到具有图案化内腔的透明弹性体，图案化内腔的透明弹性体表面开设有若干通孔，所述图案化内腔通过所述通孔实现与所述图案化内腔外部连通；或者提供具有图案化的水溶性固体材料模板，将所述模板浸入液态弹性体中并固化处理，随后去除所述具有图案化的水溶性固体材料模板，得到具有图案化内腔的透明弹性体，所述透明弹性体表面具有能够使得所述图案化内腔与图案化内腔外部连通的若干通孔；所述高透光率电极的制备包括以下步骤：提供上述任一种制备方法得到的具有图案化内腔的透明弹性体；通过所述通孔向所述图案化内腔中注入透明导电流体，使所述透明导电流体完全填充于所述图案化内腔中，在所述通孔中插接导线，并采用与所述透明弹性体相同的材料对所述通孔进行密封，密封时确保所述通孔中的导线能够实现与外部接通。相应地，一种电子皮肤，包括具有图案化内腔的透明弹性体、透明导电流体及若干导线；所述透明导电流体填充于所述图案化内腔中，所述导线自所述透明弹性体外表面穿过所述透明弹性体并与所述透明导电流体接触。以及，一种机器人，所述机器人包括电子皮肤，所述电子皮肤为上述所述的电子皮肤。本专利技术的有益效果为：相对于现有技术而言，本专利技术超高透光率电极的制备方法具有工艺简单便捷、原料廉价、生产成本低等特点，而且制备得到的超高透光率电极具有透光度高、拉伸性能好、能循环使用等特点。本专利技术提供的电子皮肤具有透光度高、拉伸性能好、能循环使用等特点，可以用于可穿戴设备、仿生器官中。本专利技术提供的机器人，其所使用的电子皮肤为具有高透光度、拉伸性能耗、可循环使用的电子皮肤，因而能够对外界力学信号产生很好的响应，并转化为电学信号，从而提高机器人的响应灵敏度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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1为本专利技术超高透光率电极的制备方法中涉及的第一透明弹性体的俯视示意图；图2为本专利技术超高透光率电极的制备方法中涉及的第二透明弹性体的俯视示意图；图3为本专利技术超高透光率电极的制备方法制备得到的超高透光率电极俯视示意图；图4为图3的超高透光率电极沿A-A线的剖视示意图；图5为图3的超高透光率电极沿B-B线的剖视示意图；图6为本专利技术实施例1提供的超高透光率电极的制备方法制备得到的超高透光率电极与空白对照的弹性体随波长变化的透光率曲线；图7为本专利技术实施例1提供的超高透光率电极的制备方法制备得到的超高透光率电极的拉伸应变和电阻变化曲线；其中，100-超高透光率电极；1-第一弹性体，11-图案化的凹槽；2-第二弹性体，21-通孔；3-图案化内腔；4-导线。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。作为本专利技术的第一方面，提供一种超高透光率电极的制备方法。请参阅图1～3，该超高透光率电极的制备方法包括以下步骤：步骤S01.提供第一透明弹性体1，该第一透明弹性体1一表面具有图案化的凹槽11，同时提供与该第一透明弹性体1相配对的第二透明弹性体2，第二透明弹性体2上开设有若干通孔21，这些通孔21用于后续注入液体以及用于连接导线4；步骤S02.将第二透明弹性体2贴合在第一透明弹性体1的表面，使得第一透明弹性体1具有图案化的凹槽11被第二透明弹性体2覆盖，且实现第一透明弹性体1与第二透明弹性体相互粘合形成一个整体，由此得到具有图案化内腔3的透明弹性体，并且图案化内腔3通过若干通孔21实现与图案化内腔3的外部连通；步骤S03.由通孔21向图案化内腔3中注入透明导电流体(图中未标出)，使得所述透明导电流体完全充满在图案化内腔3中，随后向通孔21中分别插入导线4，使得导线4浸没在内腔3的透明导电流体里，并采用与第一透明弹性体1相同的材料对通孔21进行密封，使得透明导电流体完全被密封在具有图案化内腔3里，并确保导线4的一端埋没在图案化内腔3中的透明导电流体里，另一端延伸至图案化内腔3的外部，实现与外部接通。本专利技术步骤S01～S02获取的具有图案化内腔3的透明弹性体还可以通过如下方法制备：提供具有图案化的水溶性固体材料模板，将所述模板浸入液态弹性体中并固化处理，随后去除所述具有图案化的水溶性固体材料模板，得到如图3所示的具有图案化内腔3的透明弹性体，所述透明弹性体表面具有能够使得所述图案化内腔3与图案化内腔3外部连通的若干通孔。下面对该制备方法做更加详细的解释说明。步骤S01中所说的相配对，指的是当第二透明弹性体2贴合在第一透明弹性体1具有图案化的凹槽11所在的表面上时，能够完全覆盖住凹槽11即可。当然，第二透明弹性体2在相互贴合面上的长度尺寸、宽度尺寸与第一透明弹性体1在贴合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高透光率电极的制备方法，其特征在于，包括具有图案化内腔的透明弹性体的制备以及高透光率电极的制备步骤：/n其中，所述具有图案化内腔的透明弹性体的制备包括：/n提供第一透明弹性体及与所述第一透明弹性体配对的第二透明弹性体，所述第一透明弹性体表面具有图案化的凹槽：/n将所述第二透明弹性体贴合在所述第一透明弹性体的表面，使所述图案化的凹槽被所述第二透明弹性体覆盖，且所述第一弹性体和第二弹性体相互粘合，得到图案化内腔的透明弹性体，图案化内腔的透明弹性体表面开设有若干通孔，所述图案化内腔通过所述通孔实现与所述图案化内腔外部连通；/n或者提供具有图案化的水溶性固体材料模板，将所述模板浸入液态弹性体中并固化处理，随后去除所述具有图案化的水溶性固体材料模板，得到具有图案化内腔的透明弹性体，所述透明弹性体表面具有能够使得所述图案化内腔与图案化内腔外部连通的若干通孔；/n所述高透光率电极的制备包括以下步骤：/n提供上述任一种制备方法得到的具有图案化内腔的透明弹性体；/n通过所述通孔向所述图案化内腔中注入透明导电流体，使所述透明导电流体完全填充于所述图案化内腔中，在所述通孔中插接导线，并采用与所述透明弹性体相同的材料对所述通孔进行密封，密封时确保所述通孔中的导线能够实现与外部接通。/n...

【技术特征摘要】
1.一种超高透光率电极的制备方法，其特征在于，包括具有图案化内腔的透明弹性体的制备以及高透光率电极的制备步骤：
其中，所述具有图案化内腔的透明弹性体的制备包括：
提供第一透明弹性体及与所述第一透明弹性体配对的第二透明弹性体，所述第一透明弹性体表面具有图案化的凹槽：
将所述第二透明弹性体贴合在所述第一透明弹性体的表面，使所述图案化的凹槽被所述第二透明弹性体覆盖，且所述第一弹性体和第二弹性体相互粘合，得到图案化内腔的透明弹性体，图案化内腔的透明弹性体表面开设有若干通孔，所述图案化内腔通过所述通孔实现与所述图案化内腔外部连通；
或者提供具有图案化的水溶性固体材料模板，将所述模板浸入液态弹性体中并固化处理，随后去除所述具有图案化的水溶性固体材料模板，得到具有图案化内腔的透明弹性体，所述透明弹性体表面具有能够使得所述图案化内腔与图案化内腔外部连通的若干通孔；
所述高透光率电极的制备包括以下步骤：
提供上述任一种制备方法得到的具有图案化内腔的透明弹性体；
通过所述通孔向所述图案化内腔中注入透明导电流体，使所述透明导电流体完全填充于所述图案化内腔中，在所述通孔中插接导线，并采用与所述透明弹性体相同的材料对所述通孔进行密封，密封时确保所述通孔中的导线能够实现与外部接通。


2.如权利要求1所述的超高透光率电极的制备方法，其特征在于：还包括对所述图案化的内腔表面进行修饰处理使得所述图案化内腔表面具有疏水性或者亲水性以使所述图案化内腔表面与所述透明导电流体接触时接触角小于90°的步骤。


3.如权利要求1所述的超高透光率电极的制备方法，其特征在于：所述第一透明弹性体、第二透明弹性体均为聚二甲基硅氧烷、含氟共聚物、共聚酯硅橡胶中的任一种，且同一超高透光率电极的第一弹性体和第二弹性体选用相同的材料；
或者所述液态透明弹性体为聚二甲基硅氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵维巍，冯鹏栋，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：广东;44