基于原子层沉积的触觉传感织物及其制作方法与流程

本发明涉及柔性电子及触觉传感，特别涉及一种基于原子层沉积的触觉传感织物及其制作方法。

背景技术：

1、在当今数字化时代，科技不断推动着纺织品领域的创新和进步。其中，触觉传感织物是一项引人注目的技术，它将纺织品与触觉传感器相结合，为我们提供了一种全新的方式来感知和与环境互动。

2、触觉传感织物的核心技术是嵌入式的触觉传感器或触发器，这些传感器可以检测物体的接触和压力，并将这些信息转化为电信号，这些信号然后可以被处理和分析，以识别触摸、手势、温度或湿度等信息。现有常用的触觉传感材料包括电阻传感器、电容传感器、压敏材料、温湿度传感器等。

3、然而现有的触觉传感织物通常是将传感材料封装在聚合物内来制备柔性触觉传感器，但以此种方式制得的触觉传感织物与皮肤贴合度较差，以及舒适性和生物兼容性难以令人满意。

4、作为一种改进，研究者们提出利用滴涂、浸渍和印刷等方法将导电纳米颗粒或聚合物涂覆在纤维表面形成导电层，以制得触觉传感织物。虽然这种方式简便且易于实现，但导电层的保形性和与纤维基底的结合力差，从而影响最终触觉传感织物的耐久性和重复性。

5、因此，如何有效制得一种贴合度、舒适性和生物兼容性较高，且保形耐久、具有优良触觉传感性能的触觉传感织物是本领域一个重要的研究课题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于原子层沉积的触觉传感织物及其制作方法，以解决现有触觉传感织物贴合度和舒适性较差且耐久性和重复性较差的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种基于原子层沉积的触觉传感织物，包括织物基底、中间层和导电层；所述中间层和所述导电层利用原子层沉积技术依次沉积于所述织物基底；所述织物基底的材质为天然纤维或合成纤维；所述中间层的材质为金属氧化物；所述导电层的材质为金属氧化物半导体。

3、可选的，在所述的基于原子层沉积的触觉传感织物中，所述织物基底的厚度为100μm～1mm，且所述织物基底在80℃以上具有长期稳定性。

4、可选的，在所述的基于原子层沉积的触觉传感织物中，所述中间层的厚度为1nm～20nm；所述导电层的厚度为10nm～100nm。

5、可选的，在所述的基于原子层沉积的触觉传感织物中，用于沉积所述中间层和所述导电层的原子层沉积技术选用的生长温度为80℃～200℃、压力为1mbar～10mbar。

6、可选的，在所述的基于原子层沉积的触觉传感织物中，所述导电层的材质为氧化铟、氧化锌、氧化锡、铟镓氧、锌锡氧或铟镓锌氧。

7、可选的，在所述的基于原子层沉积的触觉传感织物中，所述中间层的材质为氧化铝、氧化钛、氧化铪或与所述导电层材质相同的金属氧化物半导体。

8、为解决上述技术问题，本发明还提供一种基于原子层沉积的触觉传感织物的制作方法，用于制作如上任一项所述的基于原子层沉积的触觉传感织物，所述基于原子层沉积的触觉传感织物的制作方法包括：

9、清洗织物基底，并烘干；

10、将织物基底粘贴在反应基底上，并放置于原子层沉积反应腔内；

11、依次进行中间层和导电层的沉积，以形成触觉传感织物。

12、可选的，在所述的基于原子层沉积的触觉传感织物的制作方法中，所述清洗织物基底，并烘干的方法包括：

13、使用无水乙醇或去离子水对织物基底进行超声清洗；

14、对清洗后的织物基底进行加热烘干，加热烘干的温度不超过100℃。

15、可选的，在所述的基于原子层沉积的触觉传感织物的制作方法中，所述依次进行中间层和导电层的沉积，以形成触觉传感织物的方法包括：

16、设置原子层沉积反应腔的生长温度为80℃～200℃、压力为1mbar～10mbar；

17、采用去离子水作为反应剂，三甲基铝作为前驱体，沉积中间层；

18、采用去离子水作为反应剂，二乙基锌作为前驱体，沉积导电层。

19、可选的，在所述的基于原子层沉积的触觉传感织物的制作方法中，在依次进行中间层和导电层的沉积，以形成触觉传感织物之后，所述基于原子层沉积的触觉传感织物的制作方法还包括：

20、对所述触觉传感织物进行退火处理，所述退火处理的气体氛围为真空、空气、氧气和氮气中的一种或多种，所述退火处理的温度为80℃～200℃。

21、本发明提供的基于原子层沉积的触觉传感织物及其制作方法，其触觉传感织物包括织物基底、中间层和导电层；所述中间层和所述导电层利用原子层沉积技术依次沉积于所述织物基底；所述织物基底的材质为天然纤维或合成纤维；所述中间层的材质为金属氧化物；所述导电层的材质为金属氧化物半导体。通过原子层沉积在织物基底上形成中间层和导电层，能够利用中间层提高导电层和织物基底的结合牢固性和沉积的均匀性，同时，利用原子层沉积工艺能够保证在织物基底上制备出纳米级厚度的导电层，使得触觉传感织物的结构简单、可穿戴性强且信号易读取，解决了现有触觉传感织物贴合度和舒适性较差且耐久性和重复性较差的问题。

技术特征：

1.一种基于原子层沉积的触觉传感织物，其特征在于，包括织物基底、中间层和导电层；所述中间层和所述导电层利用原子层沉积技术依次沉积于所述织物基底；所述织物基底的材质为天然纤维或合成纤维；所述中间层的材质为金属氧化物；所述导电层的材质为金属氧化物半导体。

2.根据权利要求1所述的基于原子层沉积的触觉传感织物，其特征在于，所述织物基底的厚度为100μm～1mm，且所述织物基底在80℃以上具有长期稳定性。

3.根据权利要求1所述的基于原子层沉积的触觉传感织物，其特征在于，所述中间层的厚度为1nm～20nm；所述导电层的厚度为10nm～100nm。

4.根据权利要求1所述的基于原子层沉积的触觉传感织物，其特征在于，用于沉积所述中间层和所述导电层的原子层沉积技术选用的生长温度为80℃～200℃、压力为1mbar～10mbar。

5.根据权利要求1所述的基于原子层沉积的触觉传感织物，其特征在于，所述导电层的材质为氧化铟、氧化锌、氧化锡、铟镓氧、锌锡氧或铟镓锌氧。

6.根据权利要求1所述的基于原子层沉积的触觉传感织物，其特征在于，所述中间层的材质为氧化铝、氧化钛、氧化铪或与所述导电层材质相同的金属氧化物半导体。

7.一种基于原子层沉积的触觉传感织物的制作方法，用于制作如权利要求1～6任一项所述的基于原子层沉积的触觉传感织物，其特征在于，所述基于原子层沉积的触觉传感织物的制作方法包括：

8.根据权利要求7所述的基于原子层沉积的触觉传感织物的制作方法，其特征在于，所述清洗织物基底，并烘干的方法包括：

9.根据权利要求7所述的基于原子层沉积的触觉传感织物的制作方法，其特征在于，所述依次进行中间层和导电层的沉积，以形成触觉传感织物的方法包括：

10.根据权利要求7所述的基于原子层沉积的触觉传感织物的制作方法，其特征在于，在依次进行中间层和导电层的沉积，以形成触觉传感织物之后，所述基于原子层沉积的触觉传感织物的制作方法还包括：

技术总结
本发明提供一种基于原子层沉积的触觉传感织物及其制作方法，其触觉传感织物包括织物基底、中间层和导电层；所述中间层和所述导电层利用原子层沉积技术依次沉积于所述织物基底；所述织物基底的材质为天然纤维或合成纤维；所述中间层的材质为金属氧化物；所述导电层的材质为金属氧化物半导体。通过原子层沉积在织物基底上形成中间层和导电层，能够利用中间层提高导电层和织物基底的结合牢固性和沉积的均匀性，同时，利用原子层沉积工艺能够保证在织物基底上制备出纳米级厚度的导电层，使得触觉传感织物的结构简单、可穿戴性强且信号易读取，解决了现有触觉传感织物贴合度和舒适性较差且耐久性和重复性较差的问题。

技术研发人员：卢红亮,刘梦洋,张卫
受保护的技术使用者：上海集成电路制造创新中心有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25