外，在30-20kPa的压强范围内的灵敏度均是有报道以来最高。
[0063]实施例3:基于#600号砂纸的电子皮肤的制备。
[0064]具体制备按如下步骤进行:
[0065]1.用#600砂纸作为模板，首先将砂纸表面用氧-等离子清洗后用脱模剂全氟十二烷基三氯硅烷进行真空蒸镀处理；
[0066]2.然后将PDMS的单体与交联剂按照10:1的质量比混合均匀；
[0067]3.将PDMS混合溶液抽真空去气泡后，运用旋转匀胶法在处理过的砂纸表面制备湿膜，转速为2000转/分；
[0068]4.在100°C下加热30分钟以使湿膜固化，制备得到厚度60 μπι左右的PDMS支撑层3 ；
[0069]5.将PDMS脱模后将高低起伏的表面用氧等离子体处理使其表面亲水；
[0070]6.将PED0T:PSS (Clev1s PH 1000)运用旋转匀胶法在处理过的砂纸表面制备湿膜，转速为2000转/分，在30°C下处理30分钟，以形成压敏感应层4 ;
[0071]7.将支撑层3及压敏感应层4置于贴有双面粘性层2的衬底I上，最后用具有电极层5的柔性保护层6封装获得电子皮肤，两条电极宽度均为3mm，电极间隙为1.5mm。
[0072]将组装完成的电子皮肤置于纳米压痕仪探头下进行加载，同时将电极引出并接入电流电压，在不断加载过程中对电流进行测量并用LabVIEW控制的程序对加载力过程中电流的变化进行记录，结果如图7所示。
[0073]用#600砂纸制备得到的电子皮肤，其灵敏度高达343.6kPa \也高出了目前文献报道最高值的近两倍。
[0074]实施例4:基于#1500号砂纸的电子皮肤的制备。
[0075]具体制备按如下步骤进行:
[0076]1.用#1500砂纸作为模板，首先将砂纸表面用氧-等离子清洗后用脱模剂全氟辛基三氯硅烷进行真空蒸镀处理；
[0077]2.然后将PDMS的单体与交联剂按照30:1的质量比混合均匀；
[0078]3.将PDMS混合溶液抽真空去气泡后，运用旋转匀胶法在处理过的砂纸表面制备湿膜，转速为700转/分；
[0079]4.在100°C下加热30分钟以使湿膜固化，制备得到厚度50 μ m左右高度不规则的的PDMS支撑层3 ;
[0080]5.将PDMS脱模后将高低起伏的表面用氧等离子体处理使其表面亲水；
[0081]6.将PED0T:PSS运用旋转匀胶法在处理过的砂纸表面制备湿膜，转速为4000转/分，在30°C下处理30分钟，以形成表面高度不规则的厚度约为0.5 μπι压敏感应层4 ;
[0082]7.将支撑层3及压敏感应层4置于贴有双面粘性层2的衬底I上，最后用具有电极层5的柔性保护层6封装获得电子皮肤，两条电极宽度均为0.2mm，电极间隙为0.3mm。
[0083]用#5000砂纸制备得到的电子皮肤，其灵敏度高达246.9kPa \比目前报道的最好性能的高出I倍。
[0084]除了高灵敏度，电子皮肤主要用于机器人领域，还需要较快的反应速度，本发明电子皮肤的频率响应，如图8所示，最高频率可高达6.7kHz，使本发明公开的电子皮肤不但可以用于机器人领域，其他需要压敏系统的高频系统也适用。此外，证明可以应用于机器人领域，提供了公开的电子皮肤用于检测人体姿势变化的性能，如手指伸直与弯曲，如图9所示。此外，人类微笑的面部表情变化也能检测到，如图10所示。
[0085]实施例5:基于#5000号砂纸的电子皮肤的制备。
[0086]具体制备按如下步骤进行:
[0087]1.用#5000砂纸作为模板，首先将砂纸表面用氧-等离子清洗后用脱模剂全氟辛基三氯硅烷进行真空蒸镀处理；
[0088]2.然后将PDMS的单体与交联剂按照10:1的质量比混合均匀；
[0089]3.将PDMS混合溶液抽真空去气泡后，运用旋转匀胶法在处理过的砂纸表面制备湿膜，转速为700转/分；
[0090]4.在100°C下加热30分钟以使湿膜固化，制备得到厚度50 μ m左右高度不规则的的PDMS支撑层3 ;
[0091]5.将PDMS脱模后将高低起伏的表面用氧等离子体处理使其表面亲水；
[0092]6.将用乙二醇改性的PED0T:PSS运用旋转匀胶法在处理过的砂纸表面制备湿膜，转速为4000转/分，在30°C下处理30分钟，以形成表面高度不规则的厚度约为0.5 μπι的压敏感应层4 ；
[0093]7.将支撑层3及压敏感应层4置于贴有双面粘性层2的衬底I上，最后用具有电极层5的柔性保护层6封装获得电子皮肤，两条电极宽度均为0.2mm，电极间隙为0.3mm。
【主权项】
1.一种具有不规则表面微突的电子皮肤，其特征在于，所述电子皮肤从下往上依次包括衬底(I)、支撑层(3)、压敏感应层(4)、电极层(5)及柔性保护层￠)，柔性保护层(6)边缘通过双面粘性层(2)与衬底(I)粘结，将支撑层(3)、压敏感应层(4)及电极层(5)封装；所述的支撑层(3)表面与压敏感应层(4)表面均具有微突起，且微突起的高度在2 μ m-80 μ m范围内呈随机分布，微突起的粒度在10 μ m_280 μ m范围内呈随机分布。2.根据权利要求1所述的具有不规则表面微突的电子皮肤，其特征在于，所述的衬底(I)为杨氏模量低于80GPa的柔性材料，其厚度低于100 μ m。3.根据权利要求1所述的具有不规则表面微突的电子皮肤，其特征在于，所述的支撑层(3)为杨氏模量为50kPa-3MPa的材料，厚度范围为50-150 μ m。4.根据权利要求1所述的具有不规则表面微突的电子皮肤，其特征在于，所述的压敏感应层(4)为电导率大于0.01S/cm且杨氏模量小于或等于2.5GPa的材料。5.根据权利要求1所述的具有不规则表面微突的电子皮肤，其特征在于，所述的压敏感应层(4)为PEDOT: PSS或者改性的PEDOT: PSS，所述的改性的PEDOT: PSS具有比PEDOT: PSS更高的电导率。6.根据权利要求1所述的具有不规则表面微突的电子皮肤，其特征在于，所述的压敏感应层(4)的厚度为0.5 μ m-2 μ m07.根据权利要求1所述的具有不规则表面微突的电子皮肤，其特征在于，所述的电极层(5)采用面内平行条状电极，单条电极的宽度范围为0.2_-5_，两条电极之间的间隙距离为 0.5mm-3mm。8.根据权利要求1所述的具有不规则表面微突的电子皮肤，其特征在于，所述的电极层(5)为金、铂、银、铜、碳纳米管、石墨烯中的一种或者多种的组合。9.根据权利要求1-8任一项所述的具有不规则表面微突的电子皮肤的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: a.将表面微观高度不均一的模具用氧-等离子或紫外臭氧清洗，再用脱模剂对上述模具表面进行真空蒸镀处理，所述的脱模剂选自全氟辛基三氯硅烷或全氟十二烷基三氯硅烧; b.在上述模具表面采用旋涂法制备支撑层，固化脱模后，得到表面高度不规则的微突起构造的支撑层(3);用氧-等离子或紫外臭氧对支撑层(3)表面清洗，再在上述支撑层(3)表面采用旋涂法制备压敏感应层，得到表面高度不规则的微突起构造的压敏感应层(4); c.在柔性保护层(6)上制备电极层(5)，将步骤b中获得的具有压敏感应层的支撑层(3)置于洁净的衬底(I)上，再将具有电极层的柔性保护层(6)翻转置于上述衬底(I)上，使得电极层(5)与压敏感应层(4)接触，柔性保护层￠)的边缘通过双面粘性层(2)与衬底(I)粘结，完成封装，获得电子皮肤。10.根据权利要求9所述的具有不规则表面微突的电子皮肤的制备方法，其特征在于，所述的表面微观高度不均一的模具为砂纸，砂纸的型号为#180-#5000中的任一型号。
【专利摘要】本发明公开了一种具有不规则表面微突的电子皮肤，从下往上依次包括衬底、支撑层、压敏感应层、电极层及柔性保护层，柔性保护层边缘通过双面粘性层与衬底粘结，将支撑层、压敏感应层及电极层封装；所述的支撑层表面与压敏感应层表面均具有微突起；该电子皮肤是利用表面微观高度不均一的材料作为模板采用化学溶液法制得。本发明的电子皮肤具有双灵敏度特性，在低压力区域高达909kPa-1，在高压力区域达到46kPa-1，其总的压力敏感区间由可达到20kPa以上。本发明的电子皮肤及其制备方法新颖简单，效果显著，性能优异且成本低廉，具有用于机器人领域的巨大潜力和优势。
【IPC分类】G01L5/00
【公开号】CN105203244
【申请号】CN201510683154
【发明人】王宗荣, 杜丕一, 月扬宇, 徐乾坤, 马宁, 韩高荣, 翁文剑
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月20日