一种柔性传感器及其制备方法和应用技术

一种柔性传感器及其制备方法和应用。所述柔性传感器包括：石墨烯布料介电层和金属电极，所述石墨烯布料介电层通过将布料浸染在石墨烯浆料中并烘干后获得；所述金属电极设置在所述石墨烯布料介电层表面。所述制备方法包括：S1、将配置石墨烯浆料的各组分混合均匀，得到石墨烯浆料；S2、将布料浸染在所述石墨烯浆料中；S3、将步骤S2得到的浸染有石墨烯的布料烘干，得到石墨烯布料介电层；S4、将所述石墨烯布料介电层与金属电极连接。本申请的柔性传感器既可以作为压力传感器使用，也可以作为应变传感器使用，具有大柔性，灵敏度高，工作范围大，稳定性好的优点，其制备过程环保、无毒，无需还原步骤，工艺简单。工艺简单。工艺简单。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性传感器及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及但不限于柔性智能电子器件领域，尤其涉及一种柔性传感器及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着人们对健康的重视，能够检测生命活动的可穿戴柔性传感器受到了广泛关注。其中，以压力传感器和应变传感器为最。传统金属压力传感器和金属应变传感器不能满足高灵敏度和大工作范围的要求，因此石墨烯压力传感器和石墨烯应变传感器进入研究者的视野。目前，一般通过喷墨打印、丝网印刷、浸染等方式将石墨烯与纸、海绵等材料结合制备石墨烯传感器。然而，大多数研究者采用氧化石墨烯溶液作为石墨烯的来源。氧化石墨烯制备过程中需要消耗浓硫酸，对环境造成极大损害。此外，氧化石墨烯在高温环境中的还原过程需要加入有毒化学物质，因此所得传感器无法与人的皮肤长期无害接触，且布料等对化学物质和高温敏感的材料无法使用。

技术实现思路

[0003]以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
[0004]本申请提供了一种柔性传感器及其制备方法和应用，该柔性传感器既可以作为压力传感器使用，也可以作为应变传感器使用，具有大柔性，灵敏度高，工作范围大，稳定性好的优点，其制备过程环保、无毒，无需还原步骤，工艺简单。
[0005]具体地，本申请提供了一种柔性传感器，所述柔性传感器包括：石墨烯布料介电层和金属电极，所述石墨烯布料介电层通过将布料浸染在石墨烯浆料中并烘干后获得；所述金属电极设置在所述石墨烯布料介电层表面。
[0006]在本申请的实施例中，所述石墨烯浆料可以包括以下重量百分含量的各组分：3％
‑
7％石墨烯、1％
‑
5％辅助导电材料、81％
‑
95％溶剂和3％
‑
6％助剂。
[0007]在本申请的实施例中，所述辅助导电材料可以选自导电炭黑、碳纳米管和碳纤维中的任意一种或多种。
[0008]在本申请的一些实施例中，所述导电炭黑可以选自乙炔黑、Super
‑
P、科琴黑、卡博特BP
‑
2000、卡博特XC
‑
72R、PRINTEX XE2
‑
B、PRINTEX L6、HIBLAXK 40B2和Printex XE
‑
2中的任意一种或多种。
[0009]在本申请的一些实施例中，所述科琴黑可以选自科琴黑EC
‑
300JD、科琴黑EC
‑
600JD和科琴黑ECP
‑
600JD中的任意一种或多种。
[0010]在本申请的实施例中，所述溶剂可以选自芳香烃类、脂肪烃类、醇醚类、酯类、酮类、醇类、植物油和矿物油中的任意一种或多种。
[0011]在本申请的一些实施例中，所述溶剂可以选自100号溶剂油、150号溶剂油、200号溶剂油、松油醇、乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸
酯、二乙二醇乙醚醋酸酯、异佛尔酮和二价酸酯中的任意一种或多种。
[0012]在本申请的实施例中，所述助剂可以选自消泡剂、流平剂、分散剂、增塑剂、增稠剂和触变剂中的任意一种或多种。
[0013]在本申请的实施例中，所述石墨烯可以通过物理方法制备得到。
[0014]在本申请的一些实施例中，所述石墨烯可以通过超声法、流体力学法或机械剥离法制备得到。
[0015]在本申请的实施例中，所述布料的材质选自棉布、麻布、丝绸、呢绒、化纤和混纺中的任意一种或多种。
[0016]在本申请的实施例中，所述布料可以为一层或多层；当所述布料为多层时，可以通过缝纫的方式将多层布料缝制在一起。
[0017]在本申请的实施例中，所述电极的材料可以选自铜、铝和银中的任意一种。
[0018]本申请还提供了如上所述的柔性传感器的制备方法，所述制备方法包括：
[0019]S1、将配置石墨烯浆料的各组分混合均匀，得到石墨烯浆料；
[0020]S2、将布料浸染在所述石墨烯浆料中；
[0021]S3、将步骤S2得到的浸染有石墨烯的布料烘干，得到石墨烯布料介电层；
[0022]S4、将所述石墨烯布料介电层与金属电极连接。
[0023]在本申请的实施例中，步骤S3中，所述烘干的温度可以为60
‑
100℃，所述烘干的时间可以为2
‑
6小时。
[0024]本申请还提供了如上所述的柔性传感器作为压力传感器的应用。
[0025]本申请还提供了如上所述的柔性传感器作为应变传感器的应用。
[0026]本申请具有以下优点：
[0027]本申请的柔性传感器，既可以作为压力传感器使用，也可以作为应变传感器使用，这是前所未有的。无论是作为压力传感器还是作为应变传感器，该传感器都比传统传感器具有更高的灵敏度，更大的工作范围，小到可以感知脉搏跳动，大到可以监测关节运动；而且该传感器具有极佳的柔性，不伤害皮肤，可以贴肤使用。同时，该传感器的制备过程不会对环境产生危害，其制备方法简单，可大规模生产。
[0028]本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。
附图说明
[0029]附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
[0030]图1为本申请实施例的基于石墨烯布料的压力传感器的结构示意图；
[0031]图2为本申请实施例的基于石墨烯布料的应变传感器的结构示意图；
[0032]附图中的标记符号的含义为：
[0033]1‑
石墨烯布料介电层；2
‑
电极。
具体实施方式
[0034]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
[0035]本申请实施例提供了一种柔性传感器，所述柔性传感器包括：石墨烯布料介电层和金属电极，所述石墨烯布料介电层通过将布料浸染在石墨烯浆料中并烘干后获得；所述金属电极设置在所述石墨烯布料介电层表面。
[0036]在本申请的实施例中，所述石墨烯浆料可以包括以下重量百分含量的各组分：3％
‑
7％石墨烯、1％
‑
5％辅助导电材料、81％
‑
95％溶剂和3％
‑
6％助剂。
[0037]在选择石墨烯浆料的原料时可以采用无毒害的环保材料，使得本申请实施例的石墨烯浆料为环境友好型浆料。
[0038]在本申请的实施例中，所述辅助导电材料可以选自导电炭黑、碳纳米管和碳纤维中的任意一种或多种。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性传感器，其特征在于，所述柔性传感器包括：石墨烯布料介电层和金属电极，所述石墨烯布料介电层通过将布料浸染在石墨烯浆料中并烘干后获得；所述金属电极设置在所述石墨烯布料介电层表面。2.根据权利要求1所述的柔性传感器，其中，所述石墨烯浆料包括以下重量百分含量的各组分：3％
‑
7％石墨烯、1％
‑
5％辅助导电材料、81％
‑
95％溶剂和3％
‑
6％助剂。3.根据权利要求2所述的柔性传感器，其中，所述辅助导电材料选自导电炭黑、碳纳米管和碳纤维中的任意一种或多种；任选地，所述导电炭黑选自乙炔黑、Super
‑
P、科琴黑、卡博特BP
‑
2000、卡博特XC
‑
72R、PRINTEX XE2
‑
B、PRINTEX L6、HIBLAXK 40B2和Printex XE
‑
2中的任意一种或多种；还任选地，所述科琴黑选自科琴黑EC
‑
300JD、科琴黑EC
‑
600JD和科琴黑ECP
‑
600JD中的任意一种或多种。4.根据权利要求2所述的柔性传感器，其中，所述溶剂选自芳香烃类、脂肪烃类、醇醚类、酯类、酮类、醇类、植物油和矿物油中的任意一种或多种；任选地，所述溶剂选自100号溶剂油、150号溶剂油、200号溶剂油、松油醇、乙二醇乙醚醋酸酯、乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈志刚，李凯，张晓静，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：