【技术实现步骤摘要】
一种仿生竹叶结构柔性应变传感器及其制备方法和应用
本专利技术涉及高分子柔性材料
，特别涉及一种仿生竹叶结构柔性应变传感器及其制备方法和应用。
技术介绍
可穿戴式柔性电子应变传感器逐步被投入至日用消费产品、医疗健康、工业和军事等领域，具有广泛的应用和发展前景。未来可穿戴式柔性电子应变传感器研究在广度和深度的发展道路上，将不断与电子医疗、人工智能、生物芯片、大健康、云数据等战略性新兴产业融合创新发展，需要攻关的技术难题不仅仅在于柔性器件本身的超灵敏、宽应变传感范围等传感性能的升级突破。为实现可穿戴式柔性电子应变传感器与多领域技术的融合和应用，其应具备在多维(二维甚或三维)方向上应变传感。迄今为止，报导较多的可穿戴式柔性电子应变传感器的传感层多为二维导电薄层。当发生应变传感时，二维导电层只能沿应力拉伸在纵向方向所在平面产生裂纹在横向方向扩张，使得柔性传感器只能适应纵向方向的应变传感。此类应变传感器对于横向和z轴(轴)方向应变的独立响应能力较差，限制了其在复杂多维应变检测和与多自由度机械运动监测等方面的广泛应用。为实现传感器的二维及三维灵敏传感，则理论上需要导电材料在三维方向上发生裂纹效应。因此，需要设计一个多维结构的应力引导基底，以实现基底在不同于应力方向上对导电活性材料的应力传递，形成各向异性导电网络，从而在多方向上都能灵敏地识别应变。因此，选取合适的结构来开发适用于复杂多维应变的柔性传感器具有重要研究意义。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一...
【技术保护点】
1.一种仿生竹叶结构柔性应变传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)将复刻叶片贴在玻璃上，置于无盖框体内，将双组分室温硫化硅橡胶的组分混匀后浇于复刻叶片的有结构表面，抽真空，固化，脱模，得到竹叶结构阴模模具；再通过双组分室温硫化硅橡胶在阴模模具表面印模处理，得到厚度为0.3-1.0mm的仿生竹叶柔性PDMS薄膜；/n(2)将步骤(1)中所述仿生竹叶柔性PDMS薄膜沿纵向预拉伸并固定，在80℃-120℃退火状态下，将γ―氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液和MWCNT/MXene乙醇分散液依次喷涂或旋涂至薄膜表面，去除溶剂；/n(3)将薄膜放缩为原始状态，再沿横向拉伸，放缩为原始状态，得到仿生竹叶结构柔性应变传感器，其表面具有裂纹宽度为3.5μm-15.5μm的“导向结构-泊松”裂纹。/n
【技术特征摘要】
1.一种仿生竹叶结构柔性应变传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将复刻叶片贴在玻璃上，置于无盖框体内，将双组分室温硫化硅橡胶的组分混匀后浇于复刻叶片的有结构表面，抽真空，固化，脱模，得到竹叶结构阴模模具；再通过双组分室温硫化硅橡胶在阴模模具表面印模处理，得到厚度为0.3-1.0mm的仿生竹叶柔性PDMS薄膜；
(2)将步骤(1)中所述仿生竹叶柔性PDMS薄膜沿纵向预拉伸并固定，在80℃-120℃退火状态下，将γ―氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液和MWCNT/MXene乙醇分散液依次喷涂或旋涂至薄膜表面，去除溶剂；
(3)将薄膜放缩为原始状态，再沿横向拉伸，放缩为原始状态，得到仿生竹叶结构柔性应变传感器，其表面具有裂纹宽度为3.5μm-15.5μm的“导向结构-泊松”裂纹。
2.根据权利要求1所述仿生竹叶结构柔性应变传感器的制备方法，其特征在于，
步骤(1)中所述复刻叶片为毛竹叶片，所复刻的有结构表面为竹叶的背面；
步骤(1)中所述印模处理是将阴模模具再置于所述无盖框体内，倒入双组分室温硫化硅橡胶，真空脱泡，平面放置，固化，得到仿生竹叶柔性PDMS薄膜。
3.根据权利要求2所述仿生竹叶结构柔性应变传感器的制备方法，其特征在于，
步骤(1)中所述无盖框体的规格为底面积为7.0cm×2.6cm、高为2.5cm；
印模处理时，所述双组分室温硫化硅橡胶中PDMS的用量为按照底面积为7.0cm×2.6cm、高为1.0mm的无盖框体加入0.5g-2.5g配比，得到0.3mm-1.0mm厚度的薄膜。
4.根据权利要求1所述仿生竹叶结构柔性应变传感器的制备方法，其特征在于，
步骤(1)中所述复刻叶片使用前裁剪成8.0×3.0cm大小，洗涤烘干；
所述洗涤为采用去离子水洗涤后再以乙醇洗涤；
步骤(1)中所述无盖框体为玻璃制，与叶片接触的框体外部的使用硅酮密封胶密封；
步骤(1)中所述双组分室温硫化硅橡胶的组分混匀至少搅拌10min，之后放置30min以上，直至气泡消失；
步骤(1)中所述抽真空为真空度低于0.01Mpa条件下处理0.5-1.5h；
步骤(1)中所述固化为60...
【专利技术属性】
技术研发人员：林璟，谢敏，刘自力，侯嘉凝，黎华健，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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