基于丝瓜瓤结构的全可降解柔性压力传感器及制备方法技术

本发明专利技术提出了一种基于丝瓜瓤生物结构的全可降解柔性压力传感器及制备方法。该传感器从下至上依次为下可降解柔性封装层、下导电电极、丝瓜瓤结构复合导电层、上导电电极、上可降解柔性封装层，本发明专利技术将天然丝瓜瓤柔性三维骨架与可降解导电材料相结合，充分利用了丝瓜瓤结构复合导电层中不同导电网络之间、单根导电纤维、导电材料本身的多级形变，实现在不同压力范围内力敏机理切换，扩大了压力检测范围并在较宽范围内保持良好的线性响应。本发明专利技术提出的器件结构利用了天然植物的形貌结构，制作简单且成本低廉，器件本身可在自然条件下全可降解，环境友好，并能够在较宽范围内对外界静、动态压力有良好响应。态压力有良好响应。态压力有良好响应。

【技术实现步骤摘要】
基于丝瓜瓤结构的全可降解柔性压力传感器及制备方法


[0001]本专利技术属于压力敏感材料领域，涉及成膜技术、能量转换技术，具体涉及一种宽量程柔性压力传感器及制备方法。

技术介绍

[0002]在传感器测量的常见物理量中，压力是重要的参量之一，在货物称重识别、建筑结构稳定性监测、管道压力监测、道路交通检测、脉搏血压监测、电子皮肤触压觉等方面都存在着大量的检测需求。压力传感器是能够将外部感知的压力信号转换为电学信号的感知功能敏感元件，在电子皮肤、人机交互、人工智能和可植入医疗等领域中发挥着重要的作用。传统的压力传感器如利用应变效应的金属应变片压力传感器以及利用压阻效应的半导体应变片压力传感器在测量范围和温度稳定性上具有一定的局限性，并且难以满足日益增长的医疗保健方面应用提出的生物无害性、良好柔韧性及复杂可变表面稳定测量的需求，弹性较低的压敏材料不仅增加了佩戴者的不适感而且不能良好贴合测量表面导致精度损失。
[0003]近年来，随着物联网的快速发展和5G网络时代的到来，电子技术在工业，医疗、军事等领域得到空前的发展。为了满足不同领域对柔性压力传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于丝瓜瓤结构的全可降解柔性压力传感器，其特征在于：从下至上依次包括下可降解柔性封装层(5)、下导电电极(4)、丝瓜瓤结构复合导电层(3)、上导电电极(2)、上可降解柔性封装层(1)，丝瓜瓤结构复合导电层(3)将天然丝瓜瓤作为柔性骨架与导电材料复合后用作器件的核心压敏结构层，上导电电极(2)、下导电电极(4)各引出一根引线用于接收测量信号，上可降解柔性封装层(1)、下可降解柔性封装层(5)用于器件的封装固定；丝瓜瓤柔性骨架的形变程度与施加于表面的压力大小具有线性关系，使包裹在柔性骨架上的导电材料与两导电电极之间构成的导电通路数量与外界压力大小也存在线性关系，通过检测传感器输出电学参量的变化来反映外界所施加的静、动态压力的大小。2.根据权利要求1所述的一种基于丝瓜瓤结构的全可降解柔性压力传感器，其特征在于：丝瓜瓤结构复合导电层(3)为将天然丝瓜瓤经过预处理后通过溶液浸渍法与导电材料进行复合得到，丝瓜瓤柔性骨架为弹性可变形多孔块体，随所施加压力改变而收缩或回弹；丝瓜瓤结构复合导电层(3)复合了具有压阻效应的导电材料；上导电电极(2)、下导电电极(4)分别为在上可降解柔性封装层(1)、下可降解柔性封装层(5)表面经丝网印刷制备得到的电极。3.根据权利要求1所述的一种基于丝瓜瓤结构的全可降解柔性压力传感器，其特征在于：当器件表面施加静、动态压力时，丝瓜瓤结构复合导电层发生形变，随着压力的增加，丝瓜瓤结构复合导电层(3)中不同导电网络之间、单根导电纤维和导电材料本身均会发生变化，上、下导电电极之间的导电通路数量、导电通路直径和导电材料本身电阻率发生变化，随压力增大依次成为器件电阻改变的主要原因，在外加工作电压的情况下输出变化的电流信号，实现对压力信号的检测。4.根据权利要求1所述的一种基于丝瓜瓤结构的全可降解柔性压力传感器，其特征在于：丝瓜瓤结构复合导电层(3)为基于丝瓜瓤柔性骨架复合具有压阻效应的导电材料的弹性可变形多孔块体；并且/或者丝瓜瓤柔性骨架为天然丝瓜瓤经过去离子水反复浸泡干燥并压实制得；并且/或者丝瓜瓤结构复合导电层(3)呈边长0.5
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3cm的正方形，厚度为0.5
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1.5cm。5.根据权利要求1所述的一种基于丝瓜瓤结构的全可降解柔性压力传感器，其特征在于：上导电电极(2)、下导电电极(4)的材料选自石墨或玫棕酸二锂或菱锌矿二锂盐。6.根据权利要求1所述的一种基于丝瓜瓤结构的全可降解柔性压力传感器，其特征在于：丝瓜瓤结构复合导电层(3)中的柔性骨架选自天然丝瓜瓤；并且/或者柔性骨架还包括网纹草、或植物纤维；并且/或者柔性骨架内部有直径为100
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300μm的三维网状脉络...

【专利技术属性】
技术研发人员：代静，苏元捷，谢光忠，黄俊龙，陈春旭，李惟雄，李靖，杜晓松，太惠玲，蒋亚东，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：