一种电子皮肤及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种电子皮肤及其制备方法，所述电子皮肤包括依次设置的第一基材层、第一导电膜、介电层、第二导电膜和第二基材层；所述第一导电膜和第二导电膜包含聚乙烯吡咯烷酮包覆的银纳米线；所述介电层包含聚乙烯吡咯烷酮。本发明专利技术利用聚乙烯吡咯烷酮包覆的银纳米线制备导电膜，配合使用以聚乙烯吡咯烷酮制备获得的介电层，可以有效平衡导电性能和介电常数，各层功能材料的匹配度更高，整体相容性更好，从而有效提升器件的灵敏度、力学性能和稳定性，降低检测限，能识别微小的压力变化，并扩大检测范围。大检测范围。大检测范围。

【技术实现步骤摘要】
一种电子皮肤及其制备方法


[0001]本专利技术属于传感器
，具体涉及一种电子皮肤及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着医疗技术的不断进步和柔性电子领域的蓬勃发展，可穿戴柔性电子设备的市场需求不断增长。电子皮肤是一种新型的柔性可穿戴传感器，具有轻薄、柔软、灵活等特点，可将外界刺激转化为不同的输出信号，因此在智慧医疗、人机交互(HMI)、虚拟现实(VR)和人工智能(AI)等领域具有广阔的应用前景。电子皮肤除了传感功能，还需要兼顾美感、舒适性和稳定性。现有的电子皮肤的力学性能差，长期可靠性差，灵敏度低，检测限(最低检测值)高和线性区间(最高检测范围)小等缺陷。因此，迫切需要开发轻薄、柔软、高灵敏度和高稳定性的多功能电子皮肤。

技术实现思路

[0003]基于此，本专利技术的目的在于提供一种电子皮肤及其制备方法，所述电子皮肤检测限低，灵敏度高，检测范围更大，具备更好的力学性能和可靠性。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案。
[0005]一种电子皮肤，所述电子皮肤包括依次设置的第一基材层、第一导电膜、介电层、第二导电膜和第二基材层；所述第一导电膜和第二导电膜包含聚乙烯吡咯烷酮包覆的银纳米线；所述介电层包含聚乙烯吡咯烷酮。
[0006]在一些实施例中，所述第一导电膜和/或第二导电膜的厚度为15μm～50μm。
[0007]在一些实施例中，所述第一导电膜和/或第二导电膜的固含量为5％～10％。
[0008]在一些实施例中，所述介电层的厚度为50μm～100μm。
[0009]在一些实施例中，所述所述第一导电膜和/或第二导电膜上蚀刻有蛇形线路图案或弹簧形线路图案。蛇形线路和弹簧形线路比起常规的直线型线路，有着可横向拉伸和缩紧而稳定的优势，贴在皮肤上能适应皮肤的变形。蛇形图案中的圆弧弧度越大，可拉伸度越大。
[0010]在一些实施例中，所述蛇形线路图案中的圆弧弧度为90
°
～270
°
。蛇形图案中的圆弧弧度越大/弹簧线图案中的夹角越大，可拉伸度就越大。当圆弧弧度在90
°
～270
°
时，可拉伸度达到110％～330％。
[0011]在一些实施例中，所述第一基材层和/或第二基材层为柔性薄膜；优选地，所述第一基材层和第二基材层独立地选自TPU、PDMS、PI中的任意一种。
[0012]本专利技术还提供了如上所述的电子皮肤的制备方法，包括以下步骤：(1)将聚乙烯吡咯烷酮和硝酸银反应，获得反应液；(2)向所述反应液中加入聚乙烯吡咯烷酮水溶液，使聚乙烯吡咯烷酮的终浓度为0.1wt％～1wt％，然后于30℃～80℃混合均匀，离心，取沉淀，加入水重悬，获得聚乙烯吡咯烷酮包覆的银纳米线分散液；(3)取第一基材层和第二基材层，分别在其表面涂布所述聚乙烯吡咯烷酮包覆的银纳米线分散液，干燥，获得第一导电膜和
第二导电膜；(4)将聚乙烯吡咯烷酮加入溶剂中，充分溶解均匀，然后涂布于所述第一导电膜或第二导电膜上，干燥，获得介电层；(5)将所述第一基材层和第二基材层以电极相对的形式进行夹装，烘干，获得所述电子皮肤。
[0013]在一些实施例中，步骤(1)中聚乙烯吡咯烷酮和硝酸银的摩尔比为1～3：1；和/或，步骤(1)中反应条件为：120℃～140℃反应1h～2h。
[0014]在一些实施例中，步骤(4)所述溶剂选自DMF、丙酮、MEK、乙酸乙酯、环己酮、二氯甲烷中的一种或多种。
[0015]在一些实施例中，步骤(3)还包括在所述第一导电膜和第二导电膜上蚀刻出蛇形线路图案或弹簧形线路图案。
[0016]本专利技术提供了一种电子皮肤，其包括依次设置的第一基材层、第一导电膜、介电层、第二导电膜和第二基材层。所述第一导电膜和第二导电膜通过聚乙烯吡咯烷酮包覆的银纳米线制备而成，配合使用以聚乙烯吡咯烷酮制备获得的介电层，可以有效平衡导电性能和介电常数，各层功能材料的匹配度更高，整体相容性更好，从而有效提升器件的灵敏度、力学性能和稳定性，降低检测限，能识别微小的压力变化，并扩大检测范围。
[0017]本专利技术通过优化聚乙烯吡咯烷酮的包覆条件，可以进一步提高包覆的效果，保证器件的稳定性。
附图说明
[0018]图1为实施例1蛇形线路示意图。
具体实施方式
[0019]本专利技术下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。实施例中所用到的各种常用化学试剂，均为市售产品。
[0020]除非另有定义，本专利技术所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不用于限制本专利技术。
[0021]本专利技术的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤的过程、方法、装置、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选地还包括没有列出的步骤，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤。
[0022]在本专利技术中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0023]聚乙烯吡咯烷酮：PVP。
[0024]下面结合具体实施例进行说明。
[0025]实施例1
[0026]本实施例提供一种电子皮肤，其通过以下方法制备获得：
[0027](1)导电材料的预处理：在130℃，PVP与硝酸银摩尔比为1：1的条件下反应，合成长度5
‑
10um、直径20nm左右的银纳米线；
[0028](2)向所述反应终液中加入PVP水溶液，使体系中PVP终浓度为0.1wt％，于50℃混匀清洗，离心，取沉淀，加水溶解，使沉淀的质量浓度为5％，获得PVP包覆的银纳米线分散液；
[0029](3)电极的制备：取两张在2*2cm尺寸的柔性薄膜PDMS，分别在其上涂布所述PVP包覆的银纳米线分散液，烘干，制成第一导电膜(厚度为20μm)和第二导电膜(厚度为20μm)；在第一导电膜上用激光蚀刻出横向蛇形线路，在第二导电膜上用激光蚀刻出纵向蛇形线路，线路的圆弧弧度均为270
°
，得到电子皮肤的上下电极，两电极上的蛇形导电线路图案示例如图1所示；
[0030](4)介电层的制备：将1g PVP溶于10g DMF中，磁力搅拌后涂布在上电极的第一导电膜表面，干燥，得到介电层(厚度为100μm)；
[0031](5)组装：将涂有介电层的上电极和下电极以电极相对的形式进行夹装，烘干后封装，得到所述电子皮肤。
[0032]实施例2
[0033]本实施例提供一种电子皮肤，其通过以下方法制备获得：
[0034](1)导电材料的预处理：在140本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电子皮肤，其特征在于，所述电子皮肤包括依次设置的第一基材层、第一导电膜、介电层、第二导电膜和第二基材层；所述第一导电膜和第二导电膜包含聚乙烯吡咯烷酮包覆的银纳米线；所述介电层包含聚乙烯吡咯烷酮。2.如权利要求1所述的电子皮肤，其特征在于，所述第一导电膜和/或第二导电膜的厚度为15μm～50μm。3.如权利要求1所述的电子皮肤，其特征在于，所述第一导电膜和/或第二导电膜的固含量为5％～10％。4.如权利要求1所述的电子皮肤，其特征在于，所述介电层的厚度为50μm～100μm。5.如权利要求1所述的电子皮肤，其特征在于，所述所述第一导电膜和/或第二导电膜上蚀刻有蛇形线路图案或弹簧形线路图案。6.如权利要求1所述的电子皮肤，其特征在于，所述第一基材层和/或第二基材层为柔性薄膜；优选地，所述第一基材层和第二基材层独立地选自TPU、PDMS、PI中的任意一种。7.如权利要求1～6任一项所述的电子皮肤的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将聚乙烯吡咯烷酮和硝酸银反应，获得反应液；(2)向所述反应液中加入聚乙烯吡咯烷酮...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶晃青，曾西平，喻东旭，汪颖，
申请(专利权)人：深圳市华科创智技术有限公司，
类型：发明
国别省市：