【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及柔性多功能电子皮肤及其制备方法，属于柔性可穿戴电子领域和新材料。
技术介绍
1、柔性可穿戴电子器件在运动监测、医疗保健、人机交互等领域具有极强的应用前景。作为可穿戴电子器件的重要组成部分，柔性电子皮肤一直受到学术界和工业界的广泛关注。柔性电子皮肤是一种能感知各种刺激的仿人体皮肤的多功能传感器阵列。人体皮肤最重要的感知功能是压力感知与温度感知(参考文献1)，柔性电子皮肤也对压力和温度都能进行感知。并且，两种感知功能互不干扰，还不受拉应变窜扰(参考文献2)。
2、目前有三种方法构筑可以感知压力与温度的柔性多功能电子皮肤。第一种方法是集成单一压力传感单元与温度传感单元，这种电子皮肤的构筑方法较为复杂，并且其容易受拉应变窜扰(参考文献3)。第二种方法是构筑单一兼具压力与温度感知功能的传感单元，并利用数学模型算法区分压力与温度感知信号。这类数学模型算法复杂，区分过程繁琐。此外，所建立的数学模型没有排除拉应变的窜扰信号，导致压力和温度感知的信号区分结果不准确(参考文献4)。第三种方法是利用功能材料的压阻效应与热电效应构筑单一兼具压力与温度感知功能的传感单元。这种方法所构筑的电子皮肤尽管感知功能互不干扰，但是其传感性能较低，并且不能排除拉应变的窜扰。此外，其利用材料的热电效应感知温度，感知过程中需要构筑复杂的温度梯度，并且只能直接感知相对温差，而不能直接感知绝对温度，在实际应用中不够便捷(参考文献5、6)。
3、因此，构筑可直接感知绝对压力和绝对温度，两种感知功能互不干扰，且能规避拉应变窜扰的柔性多功能电
4、参考文献：
5、(1)khatib m,zohar o,saliba w,et al.a multifunctional electronic skinempowered with damage mapping and autonomic acceleration of self-healing indesignated locations[j].advanced materials,2020,32(17)：2000246.
6、(2)lim h r,kim h s,qazi r,et al.wearable flexible hybrid electronics:advanced soft materials,sensor integrations,and applications of wearableflexible hybrid electronics in healthcare,energy,and environment[j].advancedmaterials,2020,32(15):1901924.
7、(3)hua q,sun j,liu h,et al.skin-inspired highly stretchable andconformable matrix networks for multifunctional sensing[j].naturecommunications,2018,9(1)：244.
8、(4)you i,mackanic d g,matsuhisa n,et al.artificial multimodalreceptors based on ion relaxation dynamics[j].science,2020,370(6519):961-965.
9、(5)han s,alvi n,let al.a multiparameter pressure–temperature–humidity sensor based on mixed ionic–electronic cellulose aerogels[j].advanced science,2019,6(8):1802128.
10、(6)孙静,李毓祥,王冉冉.一种柔性双功能电子皮肤及其制备方法,202110244056.1[p].2022-09-06.
技术实现思路
1、本专利技术提供一种柔性多功能电子皮肤及其制备方法，旨在解决现有可感知压力与温度的柔性多功能电子皮肤信号区分过程繁琐、易受拉应变信号窜扰等问题，以期实现柔性多功能电子皮肤能对绝对压力和绝对温度直接、准确感知。
2、第一方面，本专利技术提供一种柔性多功能电子皮肤。所述柔性多功能电子皮肤由多个柔性多功能电子皮肤传感单元组成；所述传感单元包括：第一敏感薄膜、第二敏感薄膜、第三敏感薄膜、电极材料和导线；
3、所述第一敏感薄膜包括：敏感材料a、负载敏感材料a的柔性衬底a、贴合于所述柔性衬底a外表面的柔性衬底c；
4、所述第二敏感薄膜包括：敏感材料a、负载敏感材料a的柔性衬底a；
5、所述第一敏感薄膜的敏感材料a和所述第二敏感薄膜的敏感材料a紧邻设置；
6、所述第一敏感薄膜和所述第二敏感薄膜电连接；
7、所述第三敏感薄膜包括：敏感材料b、负载敏感材料b的柔性衬底b、贴合于所述柔性衬底b外表面的柔性衬底c；
8、所述第二敏感薄膜的柔性衬底a和所述第三敏感薄膜的柔性衬底b紧邻设置；
9、所述第二敏感薄膜和所述第三敏感薄膜电连接；
10、其中，所述敏感材料a为柔性导电材料，优选为导电金属有机框架(mof)材料、过渡金属碳化物(mxene)材料和碳纳米材料中的一种或多种；所述敏感材料b为柔性半导体材料，并且所述敏感材料b与所述敏感材料a连接后形成p-n结或者肖特基结；优选地，所述敏感材料b为铅基超晶格材料(pb-sls)。
11、较佳地，所述柔性多功能电子皮肤具有直接感知绝对压力和直接感知绝对温度的功能且所述两种感知功能互不干扰。
12、较佳地，所述柔性多功能电子皮肤对压力和温度的感知均不受拉伸干扰。
13、较佳地，所述柔性双功能电子皮肤由多个柔性双功能电子皮肤传感单元按特定方式排布组成，优选地，所述特定排布方式为周期性阵列排布方式。
14、较佳地，所述柔性衬底a与柔性衬底b的杨氏模量都不低于所述柔性衬底c的2倍。
15、较佳地，所述柔性衬底a与柔性衬底b独立地选自聚偏氟乙烯膜、聚四氟乙烯膜、棉纤维素膜、尼龙膜或聚醚砜膜；所述柔性衬底c为硅橡胶膜、苯乙烯系热塑性弹性体膜或聚氨酯膜。
16、较佳地，所述电极材料为银、铜、铜镍合金、镁铝合金；所述导线为银线、铜线、铜镍合金线。
17、第二方面，本专利技术提供一种柔性多功能电子皮肤的制备方法。所述制备方法包括：将敏感材料a附着至柔性衬底a，在其端部涂覆电极材料并固定导线，随后将多个负载敏感材料a的柔性衬底a直接贴合或按特定排布方式贴合于经预聚合的柔性衬底c表面，再经完全固化得到柔性多功能电子皮肤的上部；
18、将敏感材料a附着至柔性衬本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种柔性多功能电子皮肤，其特征在于，所述柔性多功能电子皮肤由多个柔性多功能电子皮肤传感单元组成；所述传感单元包括：第一敏感薄膜、第二敏感薄膜、第三敏感薄膜、电极材料和导线；
2.根据权利要求1所述的柔性多功能电子皮肤，其特征在于，所述柔性多功能电子皮肤具有直接感知绝对压力和直接感知绝对温度的功能且所述两种感知功能互不干扰。
3.根据权利要求1或2所述的柔性多功能电子皮肤，其特征在于，所述柔性多功能电子皮肤对压力和温度的感知均不受拉伸干扰。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的柔性多功能电子皮肤，其特征在于，所述柔性双功能电子皮肤由多个柔性双功能电子皮肤传感单元按特定方式排布组成，优选地，所述特定排布方式为周期性阵列排布方式。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的柔性多功能电子皮肤，其特征在于，所述柔性衬底A与柔性衬底B的杨氏模量都不低于所述柔性衬底C的2倍。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的柔性多功能电子皮肤，其特征在于，所述柔性衬底A与柔性衬底B独立地选自聚偏氟乙烯膜、聚四氟乙烯膜、棉纤维素膜、尼龙膜或聚醚砜膜
7.根据权利要求1-6中任一项所述的柔性多功能电子皮肤，其特征在于，所述电极材料为银、铜、铜镍合金、镁铝合金；所述导线为银线、铜线、铜镍合金线。
8.一种权利要求1-7中任一项所述的柔性多功能电子皮肤的制备方法，其特征在于，包括：将敏感材料A附着至柔性衬底A，在其端部涂覆电极材料并固定导线，随后将多个负载敏感材料A的柔性衬底A直接贴合或按特定排布方式贴合于经预聚合的柔性衬底C表面，再经完全固化得到柔性多功能电子皮肤的上部；
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在柔性衬底上附着敏感材料的方法包括界面原位生长法、浸渍涂布法、滴涂法、浸润法、打印法中的任意一种。
10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于，所述预聚合温度为60-150℃，预聚合时间为10-20分钟；所述固化温度为60-150℃，固化时间为2-6小时。
...【技术特征摘要】
1.一种柔性多功能电子皮肤，其特征在于，所述柔性多功能电子皮肤由多个柔性多功能电子皮肤传感单元组成；所述传感单元包括：第一敏感薄膜、第二敏感薄膜、第三敏感薄膜、电极材料和导线；
2.根据权利要求1所述的柔性多功能电子皮肤，其特征在于，所述柔性多功能电子皮肤具有直接感知绝对压力和直接感知绝对温度的功能且所述两种感知功能互不干扰。
3.根据权利要求1或2所述的柔性多功能电子皮肤，其特征在于，所述柔性多功能电子皮肤对压力和温度的感知均不受拉伸干扰。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的柔性多功能电子皮肤，其特征在于，所述柔性双功能电子皮肤由多个柔性双功能电子皮肤传感单元按特定方式排布组成，优选地，所述特定排布方式为周期性阵列排布方式。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的柔性多功能电子皮肤，其特征在于，所述柔性衬底a与柔性衬底b的杨氏模量都不低于所述柔性衬底c的2倍。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的柔性多功能电子皮肤，其特征在于，所述柔性衬底a与柔性...
【专利技术属性】
技术研发人员：王冉冉，李毓祥，孙静，程荫，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：
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