柔性压力传感器及其制备方法

技术特征：
1.一种柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备第一自修复水凝胶层和第二自修复水凝胶层，所述第一自修复水凝胶层和所述第二自修复水凝胶层分别含有水分；制备电解质层，将所述第一自修复水凝胶层和所述第二自修复水凝胶层分别贴合在所述电解质层的两侧表面，得到压力传感层；在所述压力传感层中所述第一自修复水凝胶层的表面制备第一柔性电极，在所述第二自修复水凝胶层的表面制备第二柔性电极，得到柔性压力传感器。2.如权利要求1所述的柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，制备所述第一自修复水凝胶层和所述第二自修复水凝胶层的步骤分别独立地包括：将自修复凝胶材料和吸水性材料溶解在溶剂中，形成前驱体浆料；将所述前驱体浆料沉积到衬底表面，干燥形成薄膜后，在湿度为40～70％的环境中放置24～48小时，得到所述第一自修复水凝胶层或所述第二自修复水凝胶层。3.如权利要求2所述的柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，所述自修复凝胶材料包括聚乙烯醇、壳聚糖、琼脂、海藻酸钠、聚丙烯酰胺、明胶中的至少一种；和/或，所述吸水性材料包括甘油、乙二醇、氯化锂、氯化镁、氯化钙中的至少一种；和/或，所述自修复凝胶材料和所述吸水性材料的质量比为(1～3)：(1～2)；和/或，所述前驱体浆料中，所述自修复凝胶材料的质量分数为5～25％；和/或，所述衬底选自表面目数为1000～10000目的砂纸，使制得的所述第一自修复水凝胶层和所述第二自修复水凝胶层接触所述砂纸的一侧表面具有微结构；和/或，所述所述第一自修复水凝胶层和所述第二自修复水凝胶层的含水量分别独立地为5～35wt％；和/或，所述所述第一自修复水凝胶层和所述第二自修复水凝胶层的厚度分别独立地为0.2～3mm。4.如权利要求3所述的柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，将所述第一自修复水凝胶层和所述第二自修复水凝胶层分别贴合在所述电解质层的两侧表面的步骤包括：将所述第一自修复水凝胶层和所述第二自修复水凝胶层中具有微结构的一侧表面背离所述电解质层设置。5.如权利要求1～4任一项所述的柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，制备所述电解质层的步骤包括：将电解质材料分散到水中形成分散液，通过抽滤法将所述分散液制成所述电解质层。6.如权利要求5所述的柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，所述电解质材料包括氧化石墨烯、金属-有机框架材料、共价有机框架、六方氮化硼、二硫化钼、二硫化钨中的至少一种；和/或，所述分散液的浓度为2～7mg/ml；和/或，所述电解质层的厚度为0.01～1mm。7.如权利要求1或6所述的柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，所述第一柔性电极和所述第二柔性电极的制备分别独立地包括步骤：将电极材料溶解或分散到水中，采用抽滤法制成柔性电极层；和/或，所述第一柔性电极和所述第二柔性电极中采用化学电势不同的电极材料。
8.如权利要求7所述的柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，所述电极材料包括碳纳米管、石墨烯、mxene、金属纳米线、金属纳米颗粒中的至少一种；和/或，所述第一柔性电极和所述第二柔性电极的厚度分别独立地为0.005～1mm。9.一种柔性压力传感器，其特征在于，所述柔性压力传感器包括依次贴合设置的第一柔性电极、复合压力传感层和第二柔性电极；其中，所述复合压力传感层至少包括一个由第一自修复水凝胶层、电解质层和第二自修复水凝胶层依次贴合设置的压力传感层；其中，所述第一自修复水凝胶层和所述第二自修复水凝胶层分别含有水分。10.如权利要求9所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述第一自修复水凝胶层和所述第二自修复水凝胶层的一侧表面具有微结构，且所述第一自修复水凝胶层和所述第二自修复水凝胶层中具有微结构的一侧表面背离所述电解质层设置；和/或，所述所述第一自修复水凝胶层和所述第二自修复水凝胶层的含水量分别独立地为5～35wt％；和/或，所述第一柔性电极和所述第二柔性电极中分别独立地包括碳纳米管、石墨烯、mxene、金属纳米线、金属纳米颗粒中的至少一种电极材料，且所述第一柔性电极和所述第二柔性电极中包含化学电势不同的电极材料；和/或，所述第一自修复水凝胶层和所述第二自修复水凝胶层中分别独立地包括质量比为(1～3)：(1～2)的自修复凝胶材料和吸水性材料；和/或，所述电解质层中包括氧化石墨烯、金属-有机框架材料、共价有机框架、六方氮化硼、二硫化钼、二硫化钨中的至少一种电解质材料；和/或，所述第一柔性电极和所述第二柔性电极的厚度分别独立地为0.005～1mm；和/或，所述所述第一自修复水凝胶层和所述第二自修复水凝胶层的厚度分别独立地为0.2～3mm；和/或，所述电解质层的厚度为0.01～1mm。

技术总结
本申请属于传感器技术领域，尤其涉及一种柔性压力传感器及其制备方法。柔性压力传感器的制备方法，包括以下步骤：制备含有水分的第一自修复水凝胶层和第二自修复水凝胶层；将第一自修复水凝胶层和第二自修复水凝胶层分别贴合在电解质层的两侧表面，得到压力传感层；在压力传感层中第一自修复水凝胶层的表面制备第一柔性电极，在第二自修复水凝胶层的表面制备第二柔性电极，得到柔性压力传感器。本申请柔性压力传感器，在受到外界压力时，既可通过电解质层和自修复水凝胶层在受压时本征阻抗的变化实现传感；又可通过自修复水凝胶层与电极层接触面积的改变引起界面接触电阻的改变，实现压力传感，压力传感灵敏度高，压力传感范围广。范围广。范围广。


技术研发人员：赵维巍 冯嫱 张晨
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（深圳）
技术研发日：2022.08.01
技术公布日：2022/12/12