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多层级银纳米线复合柔性运动传感器及其制备方法和应用
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2023-09-08 16:19:13
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-09-26 15:42:18
本发明提供了一种多层级银纳米线复合柔性运动传感器及其制备方法和应用。该方法包括将银纳米线墨水滴铸在等离子表面处理后的玻璃基板上，形成导电的银纳米线涂层；之后将乳液聚合物滴铸在玻璃基板上的所述银纳米线涂层上，随后在60～80度下固化，得到固化后的聚合物薄膜；最后将所述固化后的聚合物薄膜从所述玻璃基板上剥离，得到多层级银纳米线复合柔性运动传感器。该柔性传感器的银纳米线在表面分布更加均匀，与聚合物基底可以深度融合，鲁棒性有效提升，进一步通过调节银纳米线三维空间导电网络密度可以实现对肌肉、皮肤、关节等运动行为多层级检测，通过调节聚合物的网络结构实现自贴附等，逐步赋能，优势明显。
权利要求
1.一种多层级银纳米线复合柔性运动传感器的制备方法，其特征在于，该方法包括将银纳米线墨水滴铸在等离子表面处理后的玻璃基板上，形成导电的银纳米线涂层；之后将乳液聚合物滴铸在玻璃基板上的所述银纳米线涂层上，随后在60～80度下固化，得到固化后的聚合物薄膜；最后将所述固化后的聚合物薄膜从所述玻璃基板上剥离，得到多层级银纳米线复合柔性运动传感器。
2.根据权利要求1所述的多层级银纳米线复合柔性运动传感器的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
(1)准备玻璃板，将所述玻璃板经过丙酮，乙醇和去离子水清洗后放入等离子表面处理机中，进行等离子表面处理5min～10min后，得到具有优异亲水性能的玻璃基板；
(2)将银纳米线墨水超声分散20min后取1mL滴加到所述玻璃基板上，待所述银纳米线墨水充分平铺在所述玻璃基板后，一并转移到烘箱中在70度下烘干30min，之后在所述玻璃基板上得到银纳米线涂层；
(3)将乳液聚合物滴铸到所述银纳米线涂层上，待所述乳液聚合物充分平铺在所述银纳米线涂层后，一并转移到烘箱中在80度固化3h后取出
近年来，先进的运动传感器在可穿戴设备、人机交互、人体健康检测、和柔性机器人方面有广泛的应用。复杂环境下运动行为高效感知是人机协同发展主要挑战。当前景深摄像技术、刚性惯性器件存在诸多瓶颈，迫切需要新一代复杂环境下柔性运动传感硬件技术，促进人机融合发展。银纳米线作为一种新型的纳米导电材料，具有优异的渗流性、导电性、透光性、耐拉伸和耐弯折性能，因此非常适合作为敏感电子材料，通过与高断裂伸长率弹性聚合物复合来制备柔性运动传感器。此外，柔性运动传感器的功能性也至关重要，单一功能的传感器导致的繁冗结构与系统，已经很难满足现在可穿戴设备复杂的应用场景，因此通过调节传感器的组成以及结构设计来实现多模柔性传感是未来先进柔性运动传感器的发展方向。
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本发明提供一种多层级银纳米线复合柔性运动传感器及其制备方法和应用，该柔性传感器的银纳米线在表面分布更加均匀，与聚合物基底可以深度融合，鲁棒性有效提升，进一步通过调节银纳米线三维空间导电网络密度可以实现对肌肉、皮肤、关节等运动行为多层级检测，通过调节聚合物的网络结构实现自贴附等，逐步赋能，优势明显。具有超高银纳米线近表面三维空间导电网络密度的电极可以实现人体肌电信息的的检测，具有较高银纳米线近表面三维空间导电网络密度的电极可以实现人体关节形变的应力应变传感，具有低银纳米线近表面三维空间导电网络密度的电极可以实现人体皮肤的应力应变传感。
技术合作
本发明提供了一种通过调控银纳米线的三维空间网络结构，辅助浇筑与转印技术，制备高渗流效应、宽应变范围可拉伸应力应变传感，低界面阻抗的柔性电极传感等多模柔性运动传感器硬件，可实现人体肌肉电生理信息、皮肤微形变信息、关节形变信息等运动行为信息的精准、高效、安全的多层级监测，辅助神经信息解码、机器学习等，建立运动速度、加速度、方向等与电学信号的逻辑映射关系，在手势识别、随动控制等元宇宙消费电子领域，与人体电生理信息获取等医疗电子领域应用前景广阔。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本申请的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。任何本领域技术人员，在不脱离本申请的精神和范围内，均可作各自更动与修改，因此本申请的保护范围应当以权利要求限定的范围为准。
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