多模态柔性传感器、制作工艺及其应用制造技术

本申请公开了一种多模态柔性传感器、制作工艺及其应用，所述多模态柔性传感器的制作工艺包括以下步骤：获取电阻材料和弹性基底；对所述弹性基底进行预拉伸，将所述电阻材料固定于预拉伸状态的弹性基底上；释放预拉伸状态的弹性基底，以使得所述电阻材料形成褶皱结构；在所述褶皱结构外添加防护层，得到多模态柔性传感器。本申请解决了现有技术柔性传感器难以满足其应用场景对小型化和轻便化的需求的技术问题。术问题。术问题。

【技术实现步骤摘要】
多模态柔性传感器、制作工艺及其应用


[0001]本申请涉及传感器
，尤其涉及一种多模态柔性传感器、制作工艺及其应用。

技术介绍

[0002]柔性传感器能够将物理信号转变成电信号，对外部机械刺激进行检测。因其自身柔顺性的特点，柔性传感器可以随基体产生任意的形变，并能保证自身不会因基体的变形而遭到破坏，在可穿戴设备、机器人和虚拟现实人机交互等领域中有着重要的应用。随着应用场合的多样性和控制系统的复杂性，外部机械刺激的方式也越来越多，不同的刺激方式传达的操作信息不同，目前，是通过组合设置多个和多种传感器来实现多参量的检测，然而，可穿戴设备、机器人和虚拟现实人机交互等领域均朝着小型化和轻便化的方向发展，现有的传感器难以满足其应用场景对小型化和轻便化的需求。

技术实现思路

[0003]本申请的主要目的在于提供一种多模态柔性传感器、制作工艺及其应用，旨在解决现有技术柔性传感器难以满足其应用场景对小型化和轻便化的需求的技术问题。
[0004]为实现上述目的，本申请还提供一种多模态柔性传感器的制作工艺，所述多模态柔性传感器的制作工艺包括以下步骤：
[0005]获取电阻材料和弹性基底；
[0006]对所述弹性基底进行预拉伸，将所述电阻材料固定于预拉伸状态的弹性基底上；
[0007]释放预拉伸状态的弹性基底，以使得所述电阻材料形成褶皱结构；
[0008]在所述褶皱结构外添加防护层，得到多模态柔性传感器。
[0009]可选地，所述电阻材料包括固体电阻材料，所述将所述电阻材料固定于预拉伸状态的弹性基底上的步骤包括：
[0010]将所述固体电阻材料粘贴于预拉伸状态的弹性基底上。
[0011]可选地，所述将所述固体电阻材料粘贴于预拉伸状态的弹性基底上的步骤之前，还包括：
[0012]获取导电材料、弹性基底材料、溶剂、化学发泡剂和固化剂；
[0013]将导电材料、弹性基底材料、溶剂、化学发泡剂和固化剂混合均匀，得到导电材料混合物；
[0014]加热固化所述导电材料混合物，得到具有多孔微结构的固体电阻材料。
[0015]可选地，所述电阻材料包括电阻浆料，所述将所述电阻材料固定于预拉伸状态的弹性基底上的步骤包括：
[0016]将所述电阻浆料涂布于预拉伸状态的弹性基底上，对涂布于预拉伸状态的弹性基底上的电阻浆料进行加热固化。
[0017]可选地，所述电阻浆料中包含有导电材料、弹性基底材料、溶剂、化学发泡剂和固
化剂。
[0018]可选地，所述导电材料包括碳纳米管、导电炭黑、石墨烯、纳米银线、聚3，4
‑
乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐和MXene中的至少一种；
[0019]所述弹性基底材料包括聚二甲基硅氧烷、硅胶、和热塑性聚氨酯弹性体橡胶中的至少一种；
[0020]所述溶剂包括硅油；
[0021]所述化学发泡剂包括碳酸氢铵和碳酸氢钠中的至少一种。
[0022]本申请还提供一种多模态柔性传感器，所述多模态柔性传感器采用如上所述的多模态柔性传感器的制作工艺制作得到。
[0023]本申请还提供一种操作信息检测方法，所述操作信息检测方法采用如上所述的多模态柔性传感器进行检测，所述操作信息检测方法包括以下步骤：
[0024]获取所述多模态柔性传感器的测量电阻和初始电阻；
[0025]根据所述测量电阻和所述初始电阻，确定作用于所述传感器的操作信息，其中，所述操作信息包括拉伸应变值、接触压力值或弯曲度。
[0026]本申请还提供一种电子设备，所述电子设备包括：
[0027]至少一个处理器；以及，
[0028]与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
[0029]所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上所述的操作信息检测方法的步骤。
[0030]本申请还提供一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有实现操作信息检测方法的程序，所述实现操作信息检测方法的程序被处理器执行以实现如上所述的操作信息检测方法的步骤。
[0031]本申请提供了一种多模态柔性传感器的制作工艺，所述多模态柔性传感器的制作工艺包括以下步骤：获取电阻材料和弹性基底；对所述弹性基底进行预拉伸，将所述电阻材料固定于预拉伸状态的弹性基底上；释放预拉伸状态的弹性基底，以使得所述电阻材料形成褶皱结构；在所述褶皱结构外添加防护层，得到多模态柔性传感器。这样，弹性基底由于其自身具有柔性，可以发生挤压、拉伸、弯折、扭曲等各种形变，而褶皱结构的电阻材料实质上是形态在空间上发生了折叠变化，故而其至少可以发生以下三种形变：回复至其固定于预拉伸状态的弹性基底上时的初始形态、压缩使得褶皱结构相互贴合、在压力作用下发生厚度方向的形变，而这三种形变均会导致电阻值发生变化，且这三种形变分别表征了不同的外部机械刺激方式，也即，可以通过一个多模态柔性传感器实现拉伸应变值、接触压力值和/或弯曲度至少三种参量的检测，相比于通过组合设置多个和多种传感器来实现多参量的检测的方式，可以减少使用的传感器的数量，克服了目前可穿戴设备、机器人和虚拟现实人机交互等领域均朝着小型化和轻便化的方向发展，现有的传感器难以满足其应用场景对小型化和轻便化的需求的技术缺陷，可以有效提高其应用产品的小型化和轻便化。
附图说明
[0032]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
[0033]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。
[0034]图1为本申请实施例中多模态柔性传感器的制作工艺的一实施例的流程示意图；
[0035]图2为本申请实施例中步骤S20
‑
S30的一种可实施方式的场景示意图；
[0036]图3为本申请实施例中碳纳米管海绵结构制备过程的一种可实施方式的场景示意图；
[0037]图4为本申请实施例中多模态柔性传感器的一实施例的结构示意图；
[0038]图5为本申请实施例中多模态柔性传感器测量接触压力值的一种示例的场景示意图；
[0039]图6为本申请实施例中多模态柔性传感器测量拉伸应变值的一种示例的场景示意图；
[0040]图7为本申请实施例中多模态柔性传感器测量弯曲度的一实施例的场景示意图；
[0041]图8为本申请实施例中操作信息检测方法涉及的硬件运行环境的设备结构示意图。
[0042]附图标号说明：
[0043]标号名称标号名称10第一传感层20第二传感层11第一衬底层12第一弹性导线13传感单元131锥形体21第二衬底层22第二弹性导线<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多模态柔性传感器的制作工艺，其特征在于，所述多模态柔性传感器的制作工艺包括以下步骤：获取电阻材料和弹性基底；对所述弹性基底进行预拉伸，将所述电阻材料固定于预拉伸状态的弹性基底上；释放预拉伸状态的弹性基底，以使得所述电阻材料形成褶皱结构；在所述褶皱结构外添加防护层，得到多模态柔性传感器。2.如权利要求1所述的多模态柔性传感器的制作工艺，其特征在于，所述电阻材料包括固体电阻材料，所述将所述电阻材料固定于预拉伸状态的弹性基底上的步骤包括：将所述固体电阻材料粘贴于预拉伸状态的弹性基底上。3.如权利要求2所述的多模态柔性传感器的制作工艺，其特征在于，所述将所述固体电阻材料粘贴于预拉伸状态的弹性基底上的步骤之前，还包括：获取导电材料、弹性基底材料、溶剂、化学发泡剂和固化剂；将导电材料、弹性基底材料、溶剂、化学发泡剂和固化剂混合均匀，得到导电材料混合物；加热固化所述导电材料混合物，得到具有多孔微结构的固体电阻材料。4.如权利要求1所述的多模态柔性传感器的制作工艺，其特征在于，所述电阻材料包括电阻浆料，所述将所述电阻材料固定于预拉伸状态的弹性基底上的步骤包括：将所述电阻浆料涂布于预拉伸状态的弹性基底上，对涂布于预拉伸状态的弹性基底上的电阻浆料进行加热固化。5.如权利要求4所述的多模态柔性传感器的制作工艺，其特征在于，所述电阻浆料中包含有导电材料、弹性基底材料、溶剂、化学发泡剂和固化剂。6.如权利要求3或5所述的多模态柔性传感器的制作工艺，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦健，王党校，陈悦，王小鑫，邱鹏飞，郑凯锋，
申请(专利权)人：鹏城实验室，
类型：发明
国别省市：