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一种高性能防水透气全柔性压电触觉传感器 

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摘要:本发明公开了一种高性能防水透气全柔性压电触觉传感器。将PVDF粉末溶解在N,N‑二甲基甲酰胺和丙酮的混合溶液中配制PVDF溶液;通过静电纺丝得到PVDFNM;以PET薄膜为衬底;在衬底上沉积铝薄膜得到栅极;在栅极制备PMMA薄膜得到介电层;在介电层上热蒸发2,6‑二苯基蒽得到活性层;在活性层上沉积金薄膜制得源、漏电极,得到DPA‑OFET;用导电胶带和导线将PVDFNM与DPA‑OFET连接得到传感器。本发明构筑了一种高性能、节能、防水、透气的全柔性压电触觉传感器。用于制备智能皮肤,压力感知灵敏度高,与人体皮肤长时间接触后不会产生不适。

主权项:1.一种高性能防水透气全柔性压电触觉传感器在提高对于压力的灵敏感知能力中的应用,其特征在于,所述高性能防水透气全柔性压电触觉传感器包括防水透气膜和与其连接的有机场效应晶体管;所述防水透气膜为PVDF利用静电纺丝制得的PVDF纳米纤维膜;所述有机场效应晶体管为2,6-二苯基蒽-OFET;以PVDF纳米纤维膜作为压电信号发生单元,以2,6-二苯基蒽-OFET作为信号放大单元,所述压电信号发生单元的两面分别贴上导电胶带贴,所述导电胶带贴与导线连接,利用导线将压电信号发生单元的两面分别与2,6-二苯基蒽-OFET的栅极和源电极连接,形成闭合回路;所述高性能防水透气全柔性压电触觉传感器的最低检测极限为48.54Pa,灵敏度为7.94Kpa-1;所述高性能防水透气全柔性压电触觉传感器由以下方法制备:(1)将PVDF粉末溶解在N,N-二甲基甲酰胺和丙酮的混合溶液中配制10wt%的PVDF溶液,DMF与丙酮的体积比为3:2;待溶质完全溶解且溶液内无气泡后,以注射器作为载体将溶液放入静电纺丝机中,设置以下参数:电压20KV,针管推速1.7mlh,针尖与接收滚轮间距15cm;在接收器上铺一层铝箔纸接收极化后的PVDF纳米纤维,5h后将铝箔纸上接收的纤维膜放在60℃通风环境中干燥2h蒸发溶剂,完成防水透气的柔性PVDFNM的制备,并将PVDFNM裁剪成3cm×3cm大小作为压电信号发生单元备用;(2)将实验级的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜依次用去离子水、丙酮和异丙醇超声清洗5min,超声功率40W,温度室温25℃,时间10min,然后在氮气下干燥;再在氧气环境下进行等离子清洗并10min,等离子清洗功率100W,温度室温25℃,时间10min,完成衬底的清洗;将洗净的PET基底放入金属真空镀膜仪中,以0.1Ås-1的速率热蒸发100nm厚的Al作为栅电极;接下来配置10mgml的PMMA溶液,使用匀胶机以1000rpm的速率在铝电极上形成一层300nm厚的PMMA薄膜,并在真空干燥箱中100℃处理2h后作为器件的介电层;然后使用有机真空镀膜仪以0.05Ås-1的速率热蒸发50nm厚的有机小分子材料DPA形成活性层;接下来使用长度为10mm、宽度为2mm、沟道宽度为1mm的长方形铜网作为掩模版覆盖在DPA薄膜上,再次使用金属真空镀膜仪,以0.5Ås-1的速率热蒸发50nm厚的Au薄膜,制得源、漏电极,完成DPA-OFET的构筑;(3)以PVDFNM作为压电信号发生单元,DPA-OFET作为信号放大单元用导电银胶和铜导线将PVDFNM两面分别与OFET的栅极和源电极连接,形成闭合回路,制得基于PVDFNM与DPA-OFET压电耦合的防水透气全柔性触觉传感器。

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