一种交流式水凝胶柔性应变传感器及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种交流式水凝胶柔性应变传感器及其制备方法，涉及应变传感器及其制备领域，包括弹性皮层、由水凝胶微粒组成的芯层和两个电极，所述两个电极和弹性皮层结合形成密闭空间，在所述密闭空间内填充水凝胶微粒，所述两个电极间施加交流激励信号，通过检测传感器的交流阻抗、电流或电压实现对传感器应变的高灵敏、高稳定响应。采用仿神经轴突的皮芯结构，弹性皮层为传感器提供优良的力学特性，隔绝芯层水凝胶响应介质与外部空气的接触，避免水凝胶响应介质的脱水问题；采用水凝胶微粒作为响应介质，获得比整块水凝胶更大的响应度、灵敏度，并获得更加灵活的成型能力；电极与水凝胶微粒的协同作用可提升传感器的响应度。凝胶微粒的协同作用可提升传感器的响应度。凝胶微粒的协同作用可提升传感器的响应度。

【技术实现步骤摘要】
一种交流式水凝胶柔性应变传感器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及应变传感器及其制备领域，具体涉及一种交流式水凝胶柔性应变传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着人类社会智能化程度的快速提升，生理信号监测、运动检测、人机交互、智能机器人等前沿产业领域对高性能柔性应变传感器的需求愈加迫切。相比以硅胶、聚氨酯、橡胶等弹性高分子材料为载体的应变传感器，水凝胶基的应变传感器展现出高弹性、高响应范围、加工成型方式多样、导电率可调、自愈能力强、材料改性方便、多功能性强等诸多优异的独特性能，具有巨大的市场应用前景。
[0003]水凝胶由交联的高分子网络和填充其间的水溶液共同构成，在实际应用场景中，往往面临如下三方面问题：
[0004]1、暴露在大气中的水凝胶很容易脱水，造成传感器响应信号漂移、弹性变差甚至彻底失效。
[0005]2、当前的技术方案基本以整块的水凝胶作为响应介质，响应规律基本遵循电阻率模型，响应度较低，尤其对小应变的检测能力较弱。
[0006]3、现有技术中的技术方案通常采用响应介质为电子导体的直流检本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交流式水凝胶柔性应变传感器，其特征在于，包括弹性皮层、两个电极和水凝胶微粒，所述两个电极和弹性皮层结合形成密闭空间，在所述密闭空间内填充水凝胶微粒，所述两个电极采用交流供电。2.如权利要求1所述的交流式水凝胶柔性应变传感器，其特征在于，所述水凝胶微粒包括以下材料中的一种或多种：聚丙烯酰胺水凝胶、聚乙烯醇水凝胶、聚丙烯酸水凝胶、聚环氧乙烷水凝胶、聚乙二醇水凝胶、琼脂水凝胶、淀粉水凝胶、蛋白质水凝胶、明胶水凝胶、壳聚糖水凝胶、纤维素水凝胶、海藻酸钠水凝胶、环糊精水凝胶以及双网络水凝胶、共聚物水凝胶。3.如权利要求2所述的交流式水凝胶柔性应变传感器，其特征在于，所述水凝胶微粒为纯离子导体或电子离子混合导体。4.如权利要求3所述的交流式水凝胶柔性应变传感器，其特征在于，所述水凝胶微粒的离子导电性能通过水凝胶中的离子浓度和离子种类进行控制；或，所述水凝胶微粒的电子导电性能通过在水凝胶内或水凝胶微粒间添加电子导电材料来控制，电子导电材料为以下材料中的一种或多种：炭黑、碳纳米管、碳纤维、石墨烯、氧化石墨烯、MXene、金属微纳米材料、聚苯胺或聚吡咯。5.如权利要求1所述的交流式水凝胶柔性应变传感器，其特征在于，所述弹性皮层由以下材料中的一种或多种材料制备而成：硅胶、聚氨酯、聚酯、乙烯
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【专利技术属性】
技术研发人员：张电波，米立伟，黄超，王艳杰，
申请(专利权)人：中原工学院，
类型：发明
国别省市：