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申请/专利权人：南开大学

摘要：本发明为一种三维立体柔性结构触觉传感器及其制备方法。该触觉传感器自上而下由仿指纹层、压阻传感层、可拉伸电极层和柔性衬底层紧密层叠而成；所述的压阻传感器的材质为壳聚糖和CNT的混合材料；该传感器通过仿指纹结构、壳聚糖CNT压阻层的加入，具有拱桥形三维立体柔性结构，形成传感器阵列。本发明可以对于形变、震动在内的微弱触觉刺激进行传感。

主权项：1.一种三维立体柔性结构触觉传感器的制备方法，其特征为该触觉传感器自上而下由仿指纹层、压阻传感层、可拉伸电极层和柔性衬底层紧密层叠而成；所述的柔性衬底层的材质为PDMS或者PEN；厚度为50~500μm；所述的可拉伸电极层的材质为多壁碳纳米管和PDMS的混合物，或者硅橡胶和银纳米颗粒的混合物；厚度为10~200μm；其中，质量比为，多壁碳纳米管和PDMS=1~3：10，硅橡胶：银纳米颗粒=1：2~4；所述的压阻传感器的材质为壳聚糖和CNT的混合材料；厚度为100~500μm；质量比为，壳聚糖：CNT=8~30：1；所述仿指纹层的材质为硅橡胶；厚度为50~500μm；所述三维立体柔性结构触觉传感器的制备方法，包括以下步骤：1柔性衬底层的切割制造：使用激光切割机或者刻字机将柔性衬底切割，然后清洗、吹干；所述的柔性衬底材质为甲基硅氧烷PDMS或聚萘二甲酸乙二醇酯PEN；2可拉伸电极层的制造，为以下两种方法之一方法一：将多壁碳纳米管和PDMS加入到混合有机溶剂中，搅拌30~60分钟，后在80~100摄氏度下挥发溶剂4~6小时，制得打印墨水；然后利用微电子打印机设备，将其打印在柔性衬底上形成叉指电极，然后100~120摄氏度退火20~40分钟，得到可拉伸电极层；其中，质量比为，多壁碳纳米管：PDMS=1~3:10；多壁碳纳米管：混合有机溶剂=1:15~30；或者，方法二：将叉指电极掩模版贴在柔性衬底上，将混合材料涂敷在掩膜版上，掩模版的镂空处形成电极图案，撤去掩模版后80~100摄氏度加热固化1~2小时，冷却后得到可拉伸电极层；其中，所述的混合材料的组成为硅橡胶、固化剂、银纳米颗粒，质量比为硅橡胶、固化剂、银纳米颗粒=1:0.1:2~4；3压阻传感层的制造：将壳聚糖粉末溶解在2~4wt%冰醋酸溶液中，之后在60~70℃下以搅拌40~60分钟，然后加入甘油并再次搅拌10~30分钟，然后再加入10%~12.5%的多壁碳纳米管溶液搅拌30~50分钟；将混合溶液超声去泡处理20~40分钟，取出并在室温下静置1~2小时；然后将溶液倒入模具中，在80~100℃下干燥20~40分钟，冷却后得到压阻传感层；其中，每20~40ml冰醋酸溶液加入4~6g的壳聚糖、100~200μL甘油、2~4ml多壁碳纳米管溶液；4仿指纹层的制造：将硅橡胶与固化剂按照质量比为1:0.1~0.2混合，在真空干燥箱中脱泡处理后，倒入仿指纹状模具中，在85~100℃下固化1~2小时冷却后得到仿指纹层；5三维立体柔性结构触觉传感器的组装和定向弯折：使用硅胶粘结剂将仿指纹层、压阻传感层依次粘结在附着有可拉伸电极层的柔性衬底上，并将柔性衬底切割部分定向弯曲形成拱桥状三维立体柔性结构，其曲率为1~10，用硅胶粘结剂固定在柔性衬底表面，最后得到三维立体柔性结构触觉传感器。

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