【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及柔性传感器，尤其涉及一种柔性变色压力传感器及其制备方法和应用。
技术介绍
1、传统的柔性压力传感器多为元器件，硬度较大，无法通过颜色变化直观显示物体所承受压力大小，已不能满足防压防震智能包装、智能显示、生物医疗、柔性可穿戴设备、智能机器人等领域检测压力的需求。在这种情况下，将柔性压力传感器和电致变色显示器件的功能相结合成为全新的研究方向。而常规电致变色显示器件需要外界提供电源驱动来实现颜色转变，达不到理想的节能效果。将压电效应和电致变色集成制备的柔性变色压力传感器，无需外界提供电源驱动，且能够利用颜色变化直观感应物体受力大小，有利于根据反馈的颜色信息对物体受力改变及时采取措施，避免由于受力变化造成损失，在防压防震智能包装、智能显示、生物医疗、柔性可穿戴设备、智能机器人的应用中具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种柔性变色压力传感器及其制备方法和应用，所述柔性变色压力传感器着色效率高，在外力作用下产生应变，受力越大应变越大，在一定应变范围内，发生稳定、可逆的颜色变化，体现为高灵敏度变色响应，具有快速着色和褪色的优点。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种柔性变色压力传感器，依次层叠设置的第一电极层、压电功能层、电致变色层和第二电极层；
4、所述第一电极层和第二电极层均包括透明聚酰亚胺薄膜和覆盖在所述透明聚酰亚胺薄膜一侧表面的银纳米线网络层；
5、所述第
6、所述电致变色层为过渡金属氧化物薄膜层。
7、优选的，所述第一电极层和第二电极层的方块电阻独立的为12.4～76.8ω/sq，透明度独立的为86～90％；
8、所述第一电极层和第二电极层的厚度独立的为45～102.8μm。
9、优选的，所述压电功能层的材料为氧化锌压电薄膜。
10、优选的，所述压电功能层的厚度为0.3～70μm；
11、所述压电功能层的有效面积为4.00～100cm2。
12、优选的，所述过渡金属氧化物薄膜层的材料为nio、iro2或wo3。
13、优选的，所述过渡金属氧化物薄膜层的厚度为0.2～1.2μm；
14、所述过渡金属氧化物薄膜层的有效面积为4.00～100m2。
15、本专利技术还提供了上述技术方案所述柔性变色压力传感器的制备方法，包括以下步骤：
16、在银纳米线网络层的表面制备透明聚酰亚胺薄膜，分别得到包括银纳米线网络层的第一电极层和包括银纳米线网络层的第二电极层；
17、采用磁控溅射法，在所述第一电极层的银纳米线网络层的表面制备压电功能层后，进行极化，得到表面为压电功能层的第一电极层；
18、采用磁控溅射法，在所述第二电极层的银纳米线网络层的表面制备电致变色层，得到表面为电致变色层的第二电极层；
19、按照第一电极层、压电功能层、电致变色层和第二电极层的顺序，将所述压电功能层的第一电极层和表面为电致变色层的第二电极层进行层叠设置，封装，得到所述柔性变色压力传感器。
20、优选的，所述包括银纳米线网络层的第一电极层或包括银纳米线网络层的第二电极层的制备过程包括：
21、在玻璃板的表面旋涂银纳米线分散液后，干燥，得到银纳米线网络层；
22、将六氟二酐、n,n-二甲基乙酰胺和2,2’双(三氟甲基)二氨基联苯混合，得到paa溶液；
23、在所述银纳米线网络层的表面涂覆所述paa溶液，进行热亚胺化，剥离，得到包括银纳米线网络层的第一电极层或包括银纳米线网络层的第二电极层。
24、优选的，以第一电极层作为阳极基片，在银纳米线网络层表面制备所述压电功能层的条件为：靶材直径为70～80mm，厚度为1～4mm，靶基距为3～8cm，基片温度为100～200℃，工作气压为0.2～6.0pa，溅射气体和反应气体的体积比为(10～1)：1，溅射功率为60～240w；所述溅射气体为氩气，所述反应气体为氧气；
25、以第二电极层作为阳极基片，在银纳米线网络层表面制备所述电致变色层的条件为：靶材直径为70～80mm，厚度为1～4mm，靶基距为3～8cm，阳极基片的温度为100～200℃，工作气压为3.0～10.0pa，溅射气体和反应气体的体积比为23：(1～20)，溅射功率为170～240w；所述溅射气体为氩气，所述反应气体为氧气。
26、本专利技术还提供了上述技术方案所述柔性变色压力传感器或上述技术方案所述制备方法制备得到的柔性变色压力传感器在防压防震智能包装、智能显示、生物医疗、柔性可穿戴设备或智能机器人的应用。
27、本专利技术提供了一种柔性变色压力传感器，依次层叠设置的第一电极层、压电功能层、电致变色层和第二电极层；所述第一电极层和第二电极层均包括透明聚酰亚胺薄膜和覆盖在所述透明聚酰亚胺薄膜一侧表面的银纳米线网络层；所述第一电极层中的银纳米线网络层与所述压电功能层接触；所述第二电极层中的银纳米线网络层与所述电致变色层接触；所述电致变色层为过渡金属氧化物薄膜层。本专利技术将压电功能层设置于所述第一电极层的银纳米线网络层表面，当平行于极化方向的作用力施加在压电功能层薄膜上时，压缩变形使压电薄膜内部产生与极化方向相同的电场，将机械能转换成电能。在此压电功能层产生电场作用下，电致变色层的过渡金属氧化物发生颜色变化响应，电致变色层呈着色态，颜色深浅随受力大小变化而变化。在不受力作用时，电致变色层处于褪色态。所述柔性变色压力传感器在压力变化时，发生稳定、可逆的颜色变化，体现为高灵敏度变色响应，具有快速着色和褪色的优点。因此具有产业化价值，有利于本专利技术的广泛推广和应用。本专利技术所述柔性变色压力传感器具有灵敏度高、成本低和易加工等优点。
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1.一种柔性变色压力传感器，其特征在于，包括依次层叠设置的第一电极层、压电功能层、电致变色层和第二电极层；
2.如权利要求1所述的柔性变色压力传感器，其特征在于，所述第一电极层和第二电极层的方块电阻独立的为12.4～76.8Ω/sq，透明度独立的为86～90％；
3.如权利要求1所述的柔性变色压力传感器，其特征在于，所述压电功能层的材料为氧化锌压电薄膜。
4.如权利要求1或3所述的柔性变色压力传感器，其特征在于，所述压电功能层的厚度为0.3～70μm；
5.如权利要求1所述的柔性变色压力传感器，其特征在于，所述过渡金属氧化物薄膜层的材料为NiO、IrO2或WO3。
6.如权利要求1或5所述的柔性变色压力传感器，其特征在于，所述过渡金属氧化物薄膜层的厚度为0.2～1.2μm；
7.权利要求1～6任一项所述柔性变色压力传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述包括银纳米线网络层的第一电极层或包括银纳米线网络层的第二电极层的制备过程包括：
10.权利要求1～6任一项所述柔性变色压力传感器或权利要求7～9任一项所述制备方法制备得到的柔性变色压力传感器在防压防震智能包装、智能显示、生物医疗、柔性可穿戴设备或智能机器人的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种柔性变色压力传感器，其特征在于，包括依次层叠设置的第一电极层、压电功能层、电致变色层和第二电极层；
2.如权利要求1所述的柔性变色压力传感器，其特征在于，所述第一电极层和第二电极层的方块电阻独立的为12.4～76.8ω/sq，透明度独立的为86～90％；
3.如权利要求1所述的柔性变色压力传感器，其特征在于，所述压电功能层的材料为氧化锌压电薄膜。
4.如权利要求1或3所述的柔性变色压力传感器，其特征在于，所述压电功能层的厚度为0.3～70μm；
5.如权利要求1所述的柔性变色压力传感器，其特征在于，所述过渡金属氧化物薄膜层的材料为nio、iro2或wo3。
6.如权利要求1或5所述的柔性变色压力传感器，其特征在于，所述过渡金属氧化物薄膜层的厚度为0.2～1.2μm；
7.权利要求1～...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘儒平，韩璐，刘鑫，杜兴华，李烨，孙志成，严晨，侯兰兰，顾灵雅，
申请(专利权)人：北京印刷学院，
类型：发明
国别省市：
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