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专利号: 2018114222299
申请人: 安徽大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.基于三维多孔微结构复合介质层的高灵敏度电容式柔性触觉传感器,其特征在于:所述电容式柔性触觉传感器可等效为极板间距和有效介电常数协同作用的平行板电容器,是在三维多孔微结构复合介质层的上、下表面皆依次设置有柔性隔离层、柔性极板和柔性保护层;

所述三维多孔微结构复合介质层是以聚氨酯海绵为模板、以石墨烯/多壁碳纳米管/硅橡胶导电复合材料为力敏复合材料,通过在聚氨酯海绵三维骨架表面层层浸渍包裹石墨烯/多壁碳纳米管/硅橡胶复合导电材料,自组装获得。

2.根据权利要求1所述的电容式柔性触觉传感器,其特征在于:所述力敏复合材料以二维石墨烯和一维多壁碳纳米管两相导电材料并用,分散于硅橡胶基体中,利用两相导电材料间的协同效应提升导电相在基体中的均匀分散性和力敏复合材料的电学网络稳定性。

3.根据权利要求1所述的电容式柔性触觉传感器,其特征在于:二维石墨烯、一维多壁碳纳米管及硅橡胶的质量比为1:2~3:20~30。

4.根据权利要求1所述的电容式柔性触觉传感器,其特征在于:所述柔性隔离层和柔性保护层以PDMS为材质,所述柔性极板以有机硅导电银胶为材质。

5.一种权利要求1~4中任意一项所述的基于三维多孔微结构复合介质层的高灵敏度电容式柔性触觉传感器的制作方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1、制备三维多孔微结构复合介质层

11、制备石墨烯/多壁碳纳米管悬浮液

将石墨烯和多壁碳纳米管分散于有机溶剂石脑油中,超声分散1h,再磁力搅拌1h,获得均匀分散的石墨烯/多壁碳纳米管悬浮液;

12、制备石墨烯/多壁碳纳米管/硅橡胶复合导电溶液

在石墨烯/多壁碳纳米管悬浮液中加入硅橡胶,超声分散1h,再磁力搅拌1h,获得均匀分散的石墨烯/多壁碳纳米管/硅橡胶复合导电溶液;

13、制备三维多孔微结构复合介质层

首先,用去离子水清洗聚氨酯海绵,并置于离心机中除去多余水分,转速设为1000rpm,重复多次,以除去聚氨酯海绵表面杂质,自然晾干并裁剪成所需尺寸;

然后对预处理后的聚氨酯海绵进行浸渍-离心-固化处理:将预处理后的聚氨酯海绵浸入石墨烯/多壁碳纳米管/硅橡胶复合导电溶液中并多次挤压,使石墨烯/多壁碳纳米管/硅橡胶复合导电溶液与聚氨酯海绵三维骨架表面充分接触;将在石墨烯/多壁碳纳米管/硅橡胶复合导电溶液中浸渍后的聚氨酯海绵置于离心机上进行离心,转速设为600rpm,以除去多余的石墨烯/多壁碳纳米管/硅橡胶复合导电溶液;再将聚氨酯海绵置于60℃真空干燥箱固化;

重复进行多次浸渍-离心-固化处理,从而通过层层浸渍包裹工艺将石墨烯/多壁碳纳米管/硅橡胶复合导电材料附着于聚氨酯海绵三维骨架表面,获得三维多孔微结构复合介质层;

步骤2、高灵敏度电容式柔性触觉传感器

在三维多孔微结构复合介质层的上、下表面各依次旋涂柔性隔离层、柔性极板和柔性保护层,厚度均为50μm,并在柔性极板上引出柔性电极,即制得基于三维多孔微结构的高灵敏电容式柔性触觉传感器。

6.根据权利要求5所述的制作方法,其特征在于:步骤1中,石墨烯、多壁碳纳米管、硅橡胶及石脑油的质量体积比为1g:2~3g:20~30g:500~800mL。