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[原创]发明专利：一种基于静电纺丝技术的高弹性主动式电子皮肤成型方法（2018-07-26 16:15:41）

标签：传感器件 静电纺丝  

易丝帮讯 近日，华中科技大学王云明发明涉及一种基于静电纺丝技术的高弹性主动式电子皮肤成型方法，专利号为201810283447.2。该方法包括：选择含柔性嵌段的高分子共聚物材料加入交联剂，合成超支化聚合物或者交联定形聚合物；向所合成的聚合物中添加具备力-电转化特征的功能材料，并使得分散均匀以获得静电纺丝溶液；采用静电纺丝技术使溶液进行静电纺丝和汇集成膜，由此直接获得所需的电子皮肤产品。通过该发明，可在无需使用柔性基板的情况下高质量、高效率制作电子皮肤，而且该产品能够以主动电压的方式高灵敏输出信号以实现力的测试，同时显著提高了表面积和孔径率等特性。

电子皮肤作为一种可以模仿人体皮肤特异功能的可穿戴柔性传感器，在机器人、人工智能、假肢、健康检测和生物医学等多个领域具有极大的应用价值，因而近年来在世界范围内获得了迅猛的发展。尤其是，对于能够高精度测量接触压力的电子皮肤来说，其有着广阔的应用前景，并正成为科学家们重点关注的技术方向之一。

据悉，目前用于制备电子皮肤的方式主要是在譬如PDMS(聚二甲基硅氧烷)的柔性基底上通过MEMS、喷印或3D打印等技术制作电极层或压力传感器等，由此获得所需的电子皮肤。然而，进一步的研究表明，上述现有制备方式仍然具备以下的缺陷或不足：首先，现有技术中往往不可避免地需要使用到柔性基板，并主要依赖基底的柔韧性和拉伸性来提供电子皮肤的柔弹性，但是对于电极层或各类传感器而言，它们自身的柔韧拉伸性却很低，从而降低了整个电子皮肤的拉伸倍数及限制了其应用范围，同时基底的使用还会导致制造工艺复杂、成本高等问题。其次，对于采用同样材料制造电子皮肤的整个过程来说，其制造工艺实提高灵敏度和感应性能的关键因素，现有技术中的喷印、3D打印或MEMS等方式虽然也具备多方面的优点，但实际工况中发现通常难于形成具备更大表面积和更高孔径率的薄膜。

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，该发明提供了一种基于静电纺丝技术的高弹性主动式电子皮肤成型方法，其中通过选择性将纳米高弹性材料与压电材料复合成一体来配置混合溶液，同时针对性结合静电纺丝技术的特点将其混合溶液在特定条件下直接静电纺丝及汇集成膜，相应不仅可以在整个电子皮肤成型过程中无需使用任何的柔性基板，而且所获得电子皮肤产品能够以主动电压的方式高灵敏输出信号以实现力的测试，同时显著提高了表面积和孔径率等特性，因而尤其适用于各类需要高精度和高效率测量接触压力的电子皮肤制备场合。

图片信息

图1按照该发明的基于静电纺丝技术的高弹性主动式电子皮肤成型方法的工艺流程图。

http://www.espun.cn/news/detail-286.html

图2按照该发明所获得的电子皮肤结构的电镜扫描示意图。

与现有技术相比，该发明主要具备以下的技术优点： (1)在整个电子皮肤成型过程中无需使用任何的柔性基板，而且所获得电子皮肤产品能够以主动电压的方式高灵敏输出信号以实现力的测试，由于其低成本、高柔性和生物相容性，因而在电能与机械之间的能量转换应用中具有重要的应用前景；(2)通过对静电纺丝溶液中作为关键组分的材质在组分及形状特性等方面进行设计，较多的实际测试表明，能够显著提高所获得的纤维薄膜的表面积和孔径率等特性，因而尤其适用于各类需要高精度和高效率测量接触压力的电子皮肤制备场合。

附：专利信息

申请号 201810283447.2

申请日 2018 .04 .02

申请人 华中科技大学

发明人 王云明　周华民　李德群　张云　黄志高　俞博扬　余兆函

Int .Cl .

G01L 1/16( 2006 .01 )

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文章来源：易丝帮