一种4D打印的多功能触觉传感器的设计方法技术

本发明专利技术公开了一种4D打印的多功能触觉传感器的设计方法，采用多材料3D打印的方法对结构复杂的电容传感器进行制造；设计使用形状记忆聚合物加入电容传感器中；本发明专利技术不仅仅克服了开放式电容传感器不能感知刚性接触物的压力的缺点，还实现了平板电容传感器不能实现的触摸传感和电化学传感功能，实现了触觉传感器的真正的多功能性；本发明专利技术采用共面设计的开放式电容传感器结构3D打印传感器，它不仅可以用于应变和压力传感，还可以用于高灵敏度的触觉和电化学传感应用，而且通过4D打印形状记忆聚合物作为电容器的基底，使的电容器在热响应形状记忆的4D变化过程中，产生可调节的电容测试灵敏度及量程变化，实现4D打印的灵敏度和量程可调的智能传感器。可调的智能传感器。可调的智能传感器。

【技术实现步骤摘要】
一种4D打印的多功能触觉传感器的设计方法


[0001]本专利技术涉及电子科学
、并涉及增材制造(3D打印)领域，特别涉及一种4D打印的多功能触觉传感器的设计方法。

技术介绍

[0002]20世纪90年代至今，触觉压力传感器以其高灵敏度、高分辨率、高灵活性的优点逐步向三维力测量、触觉成像和主动感知等方向发展，在智能机器人领域得到了广泛应用。尤其随着触觉传感技术的进步，其应用范围已经扩展到多种领域，在电子敏感皮肤、人造义肢、医疗检测等领域，触觉传感器有着广泛的应用空间。根据敏感机理的不同，触觉传感器可以分为：电容式、压阻式、压电式、超声式、磁敏式以及光电式，其中电容式、压阻式和压电式的研究与应用较为广泛。电容式触觉传感器具有良好的频率响应、高灵敏度、高空间分辨率和较大的动态范围等特性。在涉及多维力检测的状况下，压电、压阻式结构的触觉传感器不可避免地要面临多维力的解耦问题，大大增加了数据后处理的难度，而电容式结构则可以利用自身的结构特点避免这个问题。电容式触觉传感器内的微电容可以简化为由上、下两个电极层和中间的介质层组成，每个电极层上有相应的感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种4D打印的多功能触觉传感器的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：多层传感器制备所述多层传感器具有基底层、电极层和按压层；a)基底层制备将聚氨酯材料置于50℃条件下，沿其长度方向拉伸20％
‑
50％，之后冷却至30℃保持1分钟后卸载外力，得到拉伸后的基底层；b)电极层制备将重量比为1:12的多壁碳纳米管(CNT)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)在质量比为1:1的乙醇和乙酸乙酯混合溶液中混合、分散形成电极材料；电极由2组梳子齿状结构相对插入构成，梳子齿高度范围在0.2
‑2㎜
之间，梳子齿间距在0.1
‑
0.3
㎜
之间；c)按压层制备按压层材料为Ecofle
‑
0010硅橡胶；步骤二：配制基底层形状记忆聚氨酯材料可打印的油墨使用二氯甲烷将形状记忆PU充分溶解至实现挤出打印；步骤三：配制电极材料可打印油墨将多壁碳纳米管和PDMS材料以1：12的质量比加入到乙醇和乙酸乙酯的混合溶剂中并通过行星搅拌机进行混合搅拌30min，后在80℃下挥发溶剂8h，制备出实现打印的CNT/PDMS复合打印油墨；步骤四：使用多材料直写式3D打印机进行制备根据设定的打印路径进行打印，每一层的打印路径均相同、且相互平行，每完成一层打印，打印台均下降一个打印层高度，再根据下一个打印层的沉积路径进行沉积；打印后充分挥发溶剂；步骤五：打印插指形电极层利用多材料打印机的特点，采用半球形电极的制备；根据掺入CNT的PDMS材料粘度，使用10mm/S的打印速度，在采用slicer3R进行模型切片后、进行打印，打印完成后在80℃下部分固化3h；步骤六：上层按压层的制备首先采用注模方法，制备与底层基底相同大小的Ecofle
‑
0010硅橡胶薄...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振国，任雷，吴千，周雪莉，李桂伟，何禹霖，宋正义，韩志武，任露泉，刘庆萍，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：